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

         基于WCDMA的3G網(wǎng)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(diào)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(chǎn)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(jīng)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(shù)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(shù)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(shù)(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(wǎng)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(jīng)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(diào)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(diào)節(jié)器與PA中的DSP驅動軟件，其中調(diào)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

節(jié)能智能型3G基站的設計" src="http://files.chinaaet.com/images/2011/03/11/1737653795602.jpg" style="width: 524px; height: 325px" />

        圖1為沒有HAT調(diào)節(jié)器的PA構架，圖2為帶有HAT調(diào)節(jié)器的PA構架，PA構架中是否存在HAT調(diào)節(jié)器對供電電壓進行動態(tài)調(diào)節(jié)，會對功率損耗產(chǎn)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(diào)節(jié)器，就必須添加調(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(wǎng)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(diào)系統(tǒng)的依賴，從而大大簡化了基站的設計盡管，安裝HAT調(diào)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(diào)在運行時也會產(chǎn)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(diào)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(jīng)濟政策的產(chǎn)品