【光电通信】为什么要使用包络跟踪技术？

在传统的 RF 放大器设计中，如果采用固定的电源电压，放大器通常只能在压缩模式下达到最高效率。

而放大器的效率与其输出功率成正比，即：输出功率越高，效率也越高。

对于 GSM 信号，由于它基于恒定包络调制，其峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio, PAPR）接近于零。这意味着 GSM 放大器的输出功率通常接近饱和点，因此效率较高。

下图是 GSM 的恒定包络信号在时域中的示意，表现为较稳定的波形。

然而，在 LTE 信号的情况下，由于采用了 OFDM 调制，其 PAPR 接近 12dB 。通过一些基带技术，可以将 PAPR 降低到 8.5dB。因此，由于这个较高的 PAPR ，LTE 信号的功率放大器工作在比饱和点低 8.5dB 的频率上，这会导致放大器效率下降。

LTE 的变包络信号在时域中表现为波动较大的波形。

当信号的峰均功率比较高时，即信号的峰值电平远高于平均值，放大器必须能够适应这些峰值，同时在较低的平均功率水平下运行。在信号峰值期间，放大器需要全电源电压以提供所需的功率而不产生压缩。

但在信号较低期间，不需要这么高的电压，这意味着在器件中会有功率耗散。放大器在较低功率水平下只需要较小的电压，因此，如果始终以较高的电压运行，就会不必要地浪费功率。

可以看出，功耗与 RF 信号包络的峰值和电源电压之间的面积成正比。对于具有低峰均功率比的信号，这个面积可能很大。

为了提高 RF 放大器的效率，可以采用包络跟踪技术。那到底什么是包络跟踪技术？

顾名思义，包络跟踪技术通过跟踪和利用信号的振幅包络来工作。

在包络跟踪系统中，不断调整施加到功率放大器的电源电压，以确保放大器在给定的瞬时输出功率要求下以峰值效率运行。

系统会检测功率放大器输入端的信号包络，并使用它来驱动电源，为RF功率放大器提供适当的线路电压。这个电压是经过调制的，以确保它能够正确地跟踪信号的振幅变化。

因此，可以说，包络跟踪 是一种射频放大器的设计方法，它通过不断调整施加到RF功率放大器的电源电压，确保放大器在每个传输时刻都能以峰值效率运行，从而满足所需的功率输出。