et技術(shù)方案為全面屏智能手機(jī)解決耗電快困擾

智能手機(jī)在今年正式進(jìn)入全面屏之年，而智能手機(jī)的電池續(xù)航時(shí)間迎來(lái)了更巨大的挑戰(zhàn)。智能手機(jī)中的鋰聚合物電池?zé)o法滿足高要求用戶(hù)不斷增長(zhǎng)的需求，越來(lái)越大的屏幕尺寸和越來(lái)越多的需要顯示屏常亮應(yīng)用，例如視頻、導(dǎo)航、游戲等正給移動(dòng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間帶來(lái)越來(lái)越大的壓力。

未來(lái)，智能手機(jī)的平均屏幕尺寸將達(dá)到5.5英寸至6英寸之間的峰值，屏幕增大后電池容量和體積也需要隨之增大。反映到智能手機(jī) PCB 板上，留給其他組件的物理空間越來(lái)越小。電池容量雖然仍有提升空間但卻不會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)上升，因此手機(jī) OEM 廠商必須從各個(gè)方向考慮來(lái)提升電池續(xù)航時(shí)間。

其中一個(gè)辦法，就是通過(guò)為耗電的 LTE 無(wú)線電設(shè)備使用先進(jìn)的電源管理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。射頻前端(RFFE)消耗了手機(jī)電池續(xù)航時(shí)間的 15% 到 40%，而且在 RFFE 中，功率放大器（PA）是一種貪婪的電量消耗者，因此降低這部分的功耗已經(jīng)成為延長(zhǎng)移動(dòng)設(shè)備使用壽命的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

目前手機(jī)上常用的有兩種 PA 的省電技術(shù)，一種是平均功率跟蹤技術(shù)（APT），另外一種是包絡(luò)跟蹤（ET），如上圖所示。

兩種技術(shù)的手段都是盡量使 PA 在滿足線性等指標(biāo)的基礎(chǔ)上，給 PA 供最低的電壓，提供 PA 僅需要的能量，這樣能減小能量的浪費(fèi)，延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間，APT 相對(duì)比較粗糙，ET 比較精細(xì)。

APT 電壓追蹤的是平均功率，但是由于 3G/4G 是調(diào)幅的技術(shù)，信號(hào)的幅度不是一個(gè)固定的值，如上圖所示有波峰，有波谷，用一個(gè)電壓來(lái)追蹤信號(hào)的平均功率的話，必然要使電壓滿足高功率（波峰處）的線性要求，對(duì)于相對(duì)較小的功率來(lái)講，這個(gè)電壓給的有多余的，多余的部分就會(huì)浪費(fèi)掉，如上左面的圖所示，黃色的部分能量是浪費(fèi)的。

ET 追蹤的是包絡(luò)里的每一個(gè)功率電平，給包絡(luò)里的每一個(gè)功率算一個(gè)最合適的電壓，高的功率給相對(duì)較高的電壓，低的功率給相對(duì)較低的電壓，這樣每一個(gè)功率點(diǎn)都有一個(gè)最優(yōu)的電壓，能量浪費(fèi)的比較少，從而達(dá)到很好的省電目的。

可以比較一下上面兩張圖黃色區(qū)域，ET 技術(shù)浪費(fèi)的能量要比 APT少很多。

ET 技術(shù)的原理是，讓功放的供電電壓隨輸入信號(hào)的包絡(luò)變化。從工作方式上來(lái)看，ET放大器就是根據(jù)輸入射頻信號(hào)的包絡(luò)幅度來(lái)決定放大器供電電壓。當(dāng)小包絡(luò)時(shí)采用低電壓供電，大包絡(luò)時(shí)采用高電壓供電。從而使放大器在不同輸入功率時(shí)，損耗減小，達(dá)到高效率。ET 可改善射頻功率放大器的能效，因?yàn)樗梢?/span>追蹤所需功率，有別于目前的固定功率系統(tǒng)，包絡(luò)跟蹤技術(shù)被越來(lái)越廣泛地運(yùn)用于優(yōu)化射頻 PA 的功率附加效率 (PAE)。ETPA 技術(shù)的解決方式是采用非恒定的 RF 包絡(luò)和高效的峰均功率比（PAPR），簡(jiǎn)而言之，ET 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)功率放大輸出。

通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整輸入電壓到 PA 來(lái)匹配所需的功率，ET IC 正在改變 RFFE 的功率效率。自2013年推出以來(lái)，ET ICs 已在高端智能手機(jī)市場(chǎng)普及，而且他們也越來(lái)越多地滲透到中端手機(jī)中。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu) IHS 指出，未來(lái)幾年，高端以及中高端智能手機(jī)市場(chǎng)將成為智能手機(jī)行業(yè)中增長(zhǎng)最快的細(xì)分市場(chǎng)，這將為 ET 解決方案提供一個(gè)未來(lái)發(fā)展的機(jī)會(huì)。

IHS Markit 預(yù)計(jì)啟用包絡(luò)追蹤 IC 智能手機(jī)出貨量將從2015年的4.11億增長(zhǎng)到2021年的7.48億，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)10%。由于其目前在高端智能手機(jī)的普及以及在中高端的產(chǎn)品中越來(lái)越流行，預(yù)計(jì)2021年配備包絡(luò)追蹤 ICs 的智能手機(jī)將占出貨總量的42%。ET 的好處已經(jīng)在最新高端手機(jī)中實(shí)現(xiàn)，包括三星 Galaxy S7，小米5等。在這些產(chǎn)品型號(hào)中，校準(zhǔn)和個(gè)性化仍然很昂貴，但很明顯，大量的經(jīng)驗(yàn)將節(jié)省成本，并隨著時(shí)間的推移簡(jiǎn)化制造過(guò)程。

另一方面，隨著智能手機(jī)市場(chǎng)接近 5G 時(shí)代，ET ICs 的重要性也隨之不斷增強(qiáng)。未來(lái)的智能手機(jī)將需要閉環(huán)包絡(luò)追蹤解決方案以獲得足夠高的能效，在使用 5G 功能時(shí)為最終用戶(hù)提供可更長(zhǎng)的電池使用時(shí)間。與智能手機(jī)射頻前端類(lèi)似，擁有更深的系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)的供應(yīng)商將處于有利地位，抓住包絡(luò)追蹤的發(fā)展機(jī)會(huì)。

ET設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)

隨著 ET 技術(shù)的發(fā)展，工程師發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體具有“記憶效應(yīng)”，即器件的失真取決于前10~20ns的射頻功率，而器件通道中的瞬時(shí)溫度會(huì)影響失真。數(shù)字預(yù)失真（DPD）是保證 ET 工作的重要部分。DPD 補(bǔ)償允許工程師選擇較小的 PA 以及使之在信號(hào)峰值期間進(jìn)一步壓縮，所以 DPD 可以提高效率。

除了失真，由于應(yīng)用于電源的寬帶調(diào)制器的性能不完善，ET 會(huì)產(chǎn)生帶外噪聲。除此之外，ET 需要在基帶芯片、電源 IC 和 PA 之間進(jìn)行緊密協(xié)調(diào)，這三個(gè)部件必須仔細(xì)平衡，以控制電源電壓和射頻波形之間的增益和時(shí)間延遲。對(duì)延遲進(jìn)行精確校準(zhǔn)在數(shù)億臺(tái)手機(jī)的生產(chǎn)中至關(guān)重要，實(shí)現(xiàn)這種嚴(yán)格的控制需要收發(fā)器、PA 和電源供應(yīng)商互相妥協(xié)。

除此之外，在生產(chǎn)制造時(shí) ET 也與基本技術(shù)一樣具有挑戰(zhàn)性。例如在過(guò)去幾年中將 ET 引入到大批量手機(jī)生產(chǎn)時(shí)，在校準(zhǔn)時(shí)間延遲和增益設(shè)置以及溫度增益等方面都存在問(wèn)題。

Qorvo 高性能 RF 解決方案可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、減少產(chǎn)品占用面積、節(jié)省電力、提高系統(tǒng)性能并加速載波聚合技術(shù)的部署。射頻前端技術(shù) RF Fusion 和 RF Flex 系列解決方案都經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可借助行業(yè)領(lǐng)先的 ET PMIC 提供出色性能，同時(shí)還為下一代收發(fā)載波聚合功能提供全面支持，助力 OEM 旗艦機(jī)型的性能提升。RF Fusion 解決方案包含業(yè)內(nèi)唯一的完整參考平臺(tái)，以支持所有具有包絡(luò)跟蹤功能的領(lǐng)先手機(jī)芯片組。

通過(guò)

Qorvo 的 ET 技術(shù)，PA 可以不斷調(diào)整實(shí)時(shí)峰值效率以達(dá)到輸出功率的需求，使高功率設(shè)備實(shí)現(xiàn)發(fā)熱更少、電池壽命更長(zhǎng)、信號(hào)質(zhì)量更好、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣的特性。

目前Qorvo 的 ET 技術(shù)已被廣泛部署采用，并且是即時(shí)可用的解決方案。這也是 Qorvo 的眾多優(yōu)勢(shì)射頻技術(shù)之一，與其他技術(shù)一起，引領(lǐng)新一代連接設(shè)備的射頻創(chuàng)新浪潮，幫助物聯(lián)網(wǎng)提高效率，實(shí)現(xiàn)一個(gè)更節(jié)能的世界。