图7.2

图7.2 ET PA设计流程图。 它是ET PA设计和测试周期的测量过程概述。

如图7.2所示，在图表中的RF PA分支路径中，PA设计包括为PA器件找到并实现最佳性能的匹配网络，以最大化具有给定PDF特征的特定调制信号的ET PA的平均效率。此外，必须仔细考虑RF PA和电源调制器输出之间的互连路径的设计，以产生宽且平坦的频率响应，该响应通常至少是RF信号带宽的三倍。此外，它需要在供电调制器的工作带宽内具有低阻抗特性，以最小化传输损耗。四分之一波长线和基频的谐振电容器放在漏极/集电极供电侧。在没有电源调制器的测量期间，采用另外一组并联电容器来稳定以保持漏极/集电极电压不下跌或者出现振铃现象，尤其是在DC提供的RF脉冲测量过程中。但是，在ET模式下，上述直流供电的测量电路可以用电源调制器代替，除了基频上的谐振电容外，所有电容应从漏极/集电极偏置网络中除去。最后，可以在系统级执行ET优化，并将基带处理方法合并到系统中。

图7.3

图7.3 ET PA表征的典型实验设置。 此处说明了基于仪器的ET PA测试系统的框图。

如图7.3所示，在所有构建块可用于整个系统集成之前，可以使用仪器来扮演不存在或者没有的组件部分的角色。在ET试验台系统中，AWG（任意波形发生器）在典型的包络路径中扮演数模转换器（DAC）的角色，而这在实际的ET实施中是所需要的关键部件。而且，RF信号发生器被布置在RF路径中以用于主RF信号生成。 RF信号发生器用于模拟典型的RF发射机的功能，但在评估ET系统效率时不考虑发电机消耗的功率。 RF信号发生器可以控制非理想效应，如量化噪声，有限采样率，I-Q信号不平衡和失真，从而模拟和选择可能的失真源。特别是在ET PA开发的早期阶段，测试台在测量系统中没有非理想性而没有额外的顾虑。然而，非理想的系统效应可以在以后手工添加到试验台中，以估计绝对的部件性能要求和实际实施的影响。

测试台的第一步是构建严格同步的RF和包络波形生成方案。因此，可以采用专门的同步特征来锁定存储器时钟并在两个发生器之间实现非常精确的同步触发。在具有20MHz带宽的典型ET工作模式下，超过1ns的定时未对准就可能会导致对ACPR和EVM受影响，从而给发送信号的调制质量带来明显的负面影响。因此，由于严格的同步要求，仪器同步是ET测试设置的关键规范。在ET测试台中，仪器通过多个共享时钟和触发信号的分配线来互连。通过一对带有共用基带参考时钟的信号发生器，可以实现与该电平的时序对准，如图7.3所示。通常，在两个信号源之间共享10MHz参考时钟以及触发信号。对齐的关键是确保在波形播出激活时信号发生器处于一致的触发状态中。目前，几种商业信号生成软件工具选项可用于结合ET系统，提供友好的方式来生成测量ET系统所需的RF和包络信号。此外，ET测量的控制主机可以在个人计算机（PC）中实现。它可以访问包络信号的生成，定时校准，整形功能管理以及RF和包络信号的硬件控制。主机分别将RF和包络波形文件直接下载到RF信号发生器和AWG（任意波形发生器）中。下载波形文件后，主机的控制允许在仪器之间动态定时对齐RF和包络信号，通常分辨率为1 ps，而无需重新生成波形。因此，它可以通过在ET PA的输出端监控ACPR和EVM测量来实现包络时序的微调。测试台的第二步是RF信号发生器将I-Q基带信号上变频到RF。具有足够高增益和峰值输出功率容量高线性RF前置放大器的仪器插入发生器和RF PA之间的RF路径中。虽然它可能不是嵌入式系统的选择，但这种设置用于避免非ET相关的失真机制。然而，包络路径中的可变增益包络前置放大器可以是灵活的选项，采用高线性运算放大器（OPAMP）设计，具有超过1 GHz的增益带宽积，以在电源调制器之前保留足够的带宽。另外，可变增益前置放大器还可以实现电平移位以实现与电源调制器相适应的适当的输入共模电压。

不幸的是，ET测量增加了已经复杂的RF PA测量系统的复杂性。 ET测量的主要挑战是产生调制的电源，对于从UE到BTS的典型应用，调制电源可能需要高达2W至300W，调制带宽超过100MHz。虽然这是前面文章中讨论过的电源调制器的不常见的规格。但是，它是执行任何ET PA测量的重要组件。很难用任何仪器来替代或者替换，主要是因为它的效率性能也应该作为一个整体计入到ET PA中。这些电源调制器将输入作为RF包络和DC电源，并且用于控制RF PA的漏极/集电极偏置。输出是一个高功率，包络形状调制的波形，为被测PA提供电源，如图7.3所示，它表示了一个典型的RF PA测试台设置，已经扩展到支持ET。在测试台中，用于捕获包络供电信号的数字化示波器和用于测量晶体管漏极/集电极电流的宽带电流探针用于测量。整个测量系统由PC主控制器控制，即所有设备通过GPIB，USB和LAN电缆连接到PC。同样，在这种复杂的多仪器协作测量系统中，同步方案是至关重要的。更具体地说，您必须首先确定哪个信号源是定时主机，以提供触发信号和仪器时钟参考。例如，信号发生器后面板上带有BNC电缆连接的典型10 MHz参考时钟可用于同步。通常，AWG（任意波形发生器）或者RF信号发生器可以作为彼此和其他仪器之间同步的定时主机。但是，从ET系统的角度来看，包络和RF信号路径之间的同步必须是非常可重复的。定时时序对齐要求主要源于信号带宽。如前面的文章所述，包络和射频信号路径之间未补偿延迟对线性的影响被证明是非常显著的。因此，应该以大约几百皮秒的分辨率调整两个路径之间的定时和偏移对准。凭借这种对准，两个路径之间的定时中的任何漂移和抖动都是该分辨率的一些倍数。

此外，还有一个从RF PA输出耦合到PC主机的反馈观察路径，允许最终输出RF信号通过矢量信号分析仪（VSA）进行路由，以进行失真分析，定时校准和自适应预失真系数更新等。利用这种反馈方案来评估RF信号路径上发生的情况是很重要的。例如，可以实时观察和估计时变线性度和功率变化。但是，必须非常小心地在反馈路径上设计具有高线性度要求的电路。它不应该引入额外的失真/干扰，并且在测量系统中表现为完全透明的观察信号路径。应在衰减的PA输出和信号分析仪输入端口之间添加可变衰减器，以确保适当的输入功率电平，以便为频谱分析仪和VSA提供最佳性能，因为过度衰减会导致噪声基底上升，从而减少信号分析仪测量中的信号噪声比（SNR）。然而，衰减不足会使仪器的输入端口过载，并引入失真，导致测量不精确。射频功率测量可以由双通道功率计执行，因为精确的绝对功率测量是RF PA功率增益和效率测量的重要部分。功率传感器通过双通道功率计的高速接口实现功率调制测量，并满足对ET PA器件特性建模的需求。

最后，通常需要综合测量RF，基带和包络分析来查看ET PA系统的整体情况。 VSA是这类测量的好助手。时间对齐的包络和RF调制测量提供了对ET系统操作的最深入理解。共享的外部触发器允许组合来自不同仪器的测量。可以在不考虑特定技术的情况下进行失真测量。通过将VSA引入测试台，它能够同时提供包络和RF分析。它能够以简单的方式实现定时校准和包络整形调整的全面特征和优化。它允许先进的调制信号测量功能，包括激励和响应功能，包括时间，信号统计，幅度和相位补偿分析功能。此外，VSA可以通过AM-AM和AM-PM失真实现ET PA测量，获得压缩，CCDF，EVM和ACPR等参数信息，这有助于深入了解ET PA的整体性能。

VSA可以通过频谱分析仪或示波器用作测量硬件来执行同步的基带和包络测量。但是，测量硬件选择取决于动态范围或带宽的要求。频谱分析仪适用于宽动态范围测量，但带宽性能有限，示波器擅长捕获宽带信号，但动态范围性能有限。通常，示波器提供高速，易用和对包络电压和电流的测量。 GPIB或LAN电缆可以为PC主机上的后处理提供高速数据传输路径。结合VSA软件，高速数字示波器可以作为功能强大的集成RF和基带分析工具。同样的同步要求也应该放在VSA测量过程上。例如，通常使用10-MHz参考时钟信号来频率锁定测试台中的多个仪器，迫使所有的测量仪器就时间的共同定义达成一致，分享这个定义对于仪器生成和捕获信号至关重要。否则，发生器可能会在10.01 ms内延长10 ms信号，尽管VSA仅捕获10.00 ms信号，但缺少一部分信号。主时钟仪器必须能够提供10 MHz参考电压或锁定外部参考电压。 10 MHz参考电压分配给发生器，上变频器，信号分析仪，示波器和VSA硬件，而示波器或者频谱分析仪则用于捕获波形。

频谱分析仪可以对ACPR和宽带杂散或发射信号进行测量。 ACPR是在ET操作期间测试定时和偏移是否未对准的最灵敏的测量之一。主信道信号的ACPR边带分量之间的不平衡是定时未对准误差的证据。还需要通过VSA在ET PA之前和之后测量EVM。对于具有最佳动态范围性能的这些测量，频谱分析仪而不是数字化示波器是首选。需要进行频率扫描分析，以测量ET PA系统对接收机频带噪声的影响。

因为在用于发送或接收I-Q信号的基带处理期间必须保持正交性，所以仪器的幅度响应必须精确匹配。同样，对于I和Q信号，必须在完全相同的时间进行采样。仪器振幅和相位的任何变化都会影响ET PA的响应。因此，在开始复杂领域的测量工作之前，考虑彻底表征仪器测试台系统将是很重要的。

本头条号后面会陆续讲解介绍动态电源和包络跟踪射频发射机系统的基本结构以及工作行为和原理，敬请关注。

(完)