et技術方案為全面屏智慧型手機解決耗電快困擾

智慧型手機在今年正式進入全面屏之年，而智慧型手機的電池續航時間迎來了更巨大的挑戰。智慧型手機中的鋰聚合物電池無法滿足高要求用戶不斷增長的需求，越來越大的屏幕尺寸和越來越多的需要顯示屏常亮應用，例如視頻、導航、遊戲等正給行動裝置的電池續航時間帶來越來越大的壓力。

未來，智慧型手機的平均屏幕尺寸將達到5.5英寸至6英寸之間的峰值，屏幕增大後電池容量和體積也需要隨之增大。反映到智慧型手機 PCB 板上，留給其他組件的物理空間越來越小。電池容量雖然仍有提升空間但卻不會永遠持續上升，因此手機 OEM 廠商必須從各個方向考慮來提升電池續航時間。

其中一個辦法，就是通過為耗電的 LTE 無線電設備使用先進的電源管理技術來實現。射頻前端(RFFE)消耗了手機電池續航時間的 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成為延長行動裝置使用壽命的一個關鍵技術。

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

兩種技術的手段都是儘量使 PA 在滿足線性等指標的基礎上，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，延長電池的使用時間，APT 相對比較粗糙，ET 比較精細。

APT 電壓追蹤的是平均功率，但是由於 3G/4G 是調幅的技術，信號的幅度不是一個固定的值，如上圖所示有波峰，有波谷，用一個電壓來追蹤信號的平均功率的話，必然要使電壓滿足高功率（波峰處）的線性要求，對於相對較小的功率來講，這個電壓給的有多餘的，多餘的部分就會浪費掉，如上左面的圖所示，黃色的部分能量是浪費的。

ET 追蹤的是包絡裡的每一個功率電平，給包絡裡的每一個功率算一個最合適的電壓，高的功率給相對較高的電壓，低的功率給相對較低的電壓，這樣每一個功率點都有一個最優的電壓，能量浪費的比較少，從而達到很好的省電目的。

可以比較一下上面兩張圖黃色區域，ET 技術浪費的能量要比 APT 少很多。

ET 技術的原理是，讓功放的供電電壓隨輸入信號的包絡變化。從工作方式上來看，ET放大器就是根據輸入射頻信號的包絡幅度來決定放大器供電電壓。當小包絡時採用低電壓供電，大包絡時採用高電壓供電。從而使放大器在不同輸入功率時，損耗減小，達到高效率。ET 可改善射頻功率放大器的能效，因為它可以追蹤所需功率，有別於目前的固定功率系統，包絡跟蹤技術被越來越廣泛地運用於優化射頻 PA 的功率附加效率 (PAE)。ETPA 技術的解決方式是採用非恆定的 RF 包絡和高效的峰均功率比（PAPR），簡而言之，ET 技術能夠實現自適應功率放大輸出。

通過動態調整輸入電壓到 PA 來匹配所需的功率，ET IC 正在改變 RFFE 的功率效率。自2013年推出以來，ET ICs 已在高端智慧型手機市場普及，而且他們也越來越多地滲透到中端手機中。市場研究機構 IHS 指出，未來幾年，高端以及中高端智慧型手機市場將成為智慧型手機行業中增長最快的細分市場，這將為 ET 解決方案提供一個未來發展的機會。

IHS Markit 預計啟用包絡追蹤 IC 智慧型手機出貨量將從2015年的4.11億增長到2021年的7.48億，年複合增長率超過10%。由於其目前在高端智慧型手機的普及以及在中高端的產品中越來越流行，預計2021年配備包絡追蹤 ICs 的智慧型手機將佔出貨總量的42%。ET 的好處已經在最新高端手機中實現，包括三星 Galaxy S7，小米5等。在這些產品型號中，校準和個性化仍然很昂貴，但很明顯，大量的經驗將節省成本，並隨著時間的推移簡化製造過程。

另一方面，隨著智慧型手機市場接近 5G 時代，ET ICs 的重要性也隨之不斷增強。未來的智慧型手機將需要閉環包絡追蹤解決方案以獲得足夠高的能效，在使用 5G 功能時為最終用戶提供可更長的電池使用時間。與智慧型手機射頻前端類似，擁有更深的系統專業技術的供應商將處於有利地位，抓住包絡追蹤的發展機會。

ET設計面臨的挑戰

隨著 ET 技術的發展，工程師發現半導體具有「記憶效應」，即器件的失真取決於前10~20ns的射頻功率，而器件通道中的瞬時溫度會影響失真。數字預失真（DPD）是保證 ET 工作的重要部分。DPD 補償允許工程師選擇較小的 PA 以及使之在信號峰值期間進一步壓縮，所以 DPD 可以提高效率。

除了失真，由於應用於電源的寬帶調製器的性能不完善，ET 會產生帶外噪聲。除此之外，ET 需要在基帶晶片、電源 IC 和 PA 之間進行緊密協調，這三個部件必須仔細平衡，以控制電源電壓和射頻波形之間的增益和時間延遲。對延遲進行精確校準在數億臺手機的生產中至關重要，實現這種嚴格的控制需要收發器、PA 和電源供應商互相妥協。

除此之外，在生產製造時 ET 也與基本技術一樣具有挑戰性。例如在過去幾年中將 ET 引入到大批量手機生產時，在校準時間延遲和增益設置以及溫度增益等方面都存在問題。

Qorvo 高性能 RF 解決方案可簡化設計、減少產品佔用面積、節省電力、提高系統性能並加速載波聚合技術的部署。射頻前端技術 RF Fusion 和 RF Flex 系列解決方案都經過優化，可藉助行業領先的 ET PMIC 提供出色性能，同時還為下一代收發載波聚合功能提供全面支持，助力 OEM 旗艦機型的性能提升。RF Fusion 解決方案包含業內唯一的完整參考平臺，以支持所有具有包絡跟蹤功能的領先手機晶片組。

  通過  

Qorvo 的 ET 技術，PA 可以不斷調整實時峰值效率以達到輸出功率的需求，使高功率設備實現發熱更少、電池壽命更長、信號質量更好、網絡覆蓋範圍更廣的特性。

目前Qorvo 的 ET 技術已被廣泛部署採用，並且是即時可用的解決方案。這也是 Qorvo 的眾多優勢射頻技術之一，與其他技術一起，引領新一代連接設備的射頻創新浪潮，幫助物聯網提高效率，實現一個更節能的世界。