當今的移動電話用戶希望獲得能夠與靜止狀態(tài)下相媲美的移動頻帶寬度?；赪CDMA的3G網絡以及WiMAX等其他最新無線技術能夠為移動通信用戶提供這樣的高帶寬連接，但這些新系統(tǒng)都存在一個最主要的缺點,即通過大量使用復合調制系統(tǒng)實現(xiàn)頻譜效率的優(yōu)化的同時，會導致基站中功率放大器(PA)的能效大幅度降低，這種情況對整個系統(tǒng)的功耗來說影響很大。

　　對于整個無線技術產業(yè)，高功耗是建設3G電信基礎設施需要面臨的主要問題,不僅因為能源費用不斷上漲，而是PA的熱耗散對于發(fā)展更小、更輕、更廉價的基站來說是一種阻礙。此外,建設大規(guī)模高功耗基站所帶來的環(huán)境問題也需要重點關注。例如, Vodafone等運營商已經開始對其OEM提出能效方面的要求，以便為其減少能源成本與環(huán)境影響的方針提供支持。

　　效率

　　峰值因數決定了PA的效率或峰值平均功率比(PAPR)。在WCDMA系統(tǒng)中，PA的工作能耗遠低于最大功率，它的峰值因數大約為6.5dB至7.0dB。在OFDM系統(tǒng)中，如3GPP長期演進(LTE)與WiMAX為提高譜效率，使用了更高的峰值因數(大約9.0dB至9.5dB)，這會直接導致PA的效率下降。

　　然而，我們有可能通過改變基站的構架有效改善PA的效率與整個網絡的能量效率。有一種名為包絡線追蹤( ET)的方法，使PA的偏壓動態(tài)變化，以保證輸出功率晶體三極管始終工作于它們的最佳工作曲線，這對提高3G與WiMAX的能量效率起到了至關重要的作用，甚至對于DVB發(fā)射機也能從容應對。

　　傳統(tǒng)放大器的主輸出放大級在恒定的漏電壓下工作，并且只在接近于偏壓值時生效。ET放大器在運行中能夠在所有包絡等級下接近偏壓值，因此它總能在最大效率位置處運行。盡管ET的工作原理已經很明確了，但對其關鍵性能的分析難于實現(xiàn)，因此至今為止它仍未商業(yè)化。其關鍵性能主要包括精度、頻帶寬度(支持多載波)、穩(wěn)定性、符合偽信號與噪聲標準、調節(jié)器效率。

　　Nujira公司首創(chuàng)的高精度跟蹤技術(HAT)實現(xiàn)了ET的商業(yè)化，此技術中加入了供電電壓調節(jié)器與PA中的DSP驅動軟件，其中調節(jié)器的啟用非常關鍵，它包含了很多具有挑戰(zhàn)性的設計問題，使Nujira公司不得不花費5年來的大部分時間去解決這些問題。

　　事實證明，在WCDMA與OFDM系統(tǒng)中使用HAT技術可提高線性放大器中PA的效率，在OFDM系統(tǒng)中，HAT是唯一可實現(xiàn)PA高效率(15%左右至50%以上)的技術。它不僅降低了功耗，而且在減小了PA體積的同時還增加了其可靠性。

　　圖1為沒有HAT調節(jié)器的PA構架，圖2為帶有HAT調節(jié)器的PA構架，PA構架中是否存在HAT調節(jié)器對供電電壓進行動態(tài)調節(jié)，會對功率損耗產生影響，圖3與圖4為這兩種情況下功率損耗的比較。對于現(xiàn)有的PA來說，想在其中加入HAT調節(jié)器，就必須添加調節(jié)器和與之相關的驅動軟件，這需要對PA進行一些微小改動，以獲得最佳的匹配度與性能。對調節(jié)器來說，它的運行狀況至關重要，并且還帶來了一些具有挑戰(zhàn)性的設計問題，例如調節(jié)器本身的效率必須非常高，并且能夠精確跟蹤信號的包絡，以便保持特定的偽信號與噪聲標準。

　　如果PA設計者想在放大器設計中采用HAT，則需要在PA設計師者與Nujira設計小組之間建立一種緊密的合作關系，其中Nujira設計小組可以為PA設計工程師提供鑒定平臺(圖5)與參考設計，當然還能提供一定的技術支持。

　　優(yōu)勢

　　HAT技術可用于所有的頻帶或調制方案，能在高PAPR之下最大限度地改善效率。除此之外還有其他一些方法，它們雖然也可改善效率，卻只能覆蓋一個相對較窄的頻帶，相比之下，HAT技術同樣適用于寬帶Pa。當然此技術也適用于所有主要的射頻器件技術與半導體材料，并且可在不同種類的Pa中發(fā)揮同樣的作用，例如砷化鎵FET、砷化鎵HBT、硅LDMOS或GaN器件。

　　我們可以在許多方面利用HAT的優(yōu)勢，例如使用帶有HAT的PA可用于實現(xiàn)更大的射頻功率輸出，即一個40W放大器的重量和占用空間僅與一個普通15W的PA相同。換句話說，在射頻功率輸出相同的情況下，PA可以做到更小更輕，這對于遠程射頻單元與減小基極總尺寸來說非常有用。多個放大器集成適于多載波應用，擁有三路載波放大能力，并且其尺寸與功率耗損與常規(guī)設計中單載波放大器無異。

　　改善PA效率，對于基站乃至整個網絡的總能量效率來說具有重要的意義。在很多情況下，高效率的PA可減少熱損耗，消除基站對冷卻風扇或空調系統(tǒng)的依賴，從而大大簡化了基站的設計。盡管，安裝HAT調節(jié)器并在DSP上安裝驅動裝置控制軟件的成本要大于卸載掉冷卻器件所節(jié)省下來的費用,改善PA效率仍然具有兩個優(yōu)點：降低運行費用(通過降低能耗);降低保養(yǎng)費用(通過增加設備可靠性)。降低能耗的另外一個好處是降低了電源系統(tǒng)上的消耗，包括減少了對后背電池、電源的需求與一些附加成本。

　　在網絡基站面臨困難與不實用的尷尬之時，使用HAT技術的高效率基站為其進一步推廣打開了局面。例如，在電網資源并不豐富的新興市場中有一些使用可再生能源(如風能與太陽能)的基站，為HAT的應用創(chuàng)造了條件。

　　另外一個例子說明了基站在發(fā)展過程中遇到的問題，在城市中為3G網絡擴容時，傳統(tǒng)的基站解決方案需要很多電能，冷卻風扇與空調在運行時也會產生很多噪聲，通過使用HAT技術可避免這一問題。

　　包絡線的追蹤劃定了新標準

　　對于3G運營商來說，基站中PA的效率必須大于50%。HAT調節(jié)器運用了包絡線追蹤技術，運營商希望其OEM能盡快采用這項技術，并在這方面給與OEM很大壓力。這項技術能夠符合嚴格的節(jié)能標準，并使基站供應商能夠提供符合客戶環(huán)境經濟政策的產品。