智能射頻技術(shù)也許可以降低手機能耗

特約通訊員 周 祺

智能射頻技術(shù)也許可以降低手機能耗

特約通訊員 周 祺

電池救星：圖中所示的這款無線射頻芯片能夠隨時調(diào)節(jié)電壓，由此將所需電力大幅減少。

目前，無線產(chǎn)業(yè)仍然面臨著一個根本問題：越來越多的功能和越來越高的數(shù)據(jù)傳輸速度，正在越來越快地消耗手機的電池。

幸好，手機內(nèi)的一些部件還有改進的余地，將電能轉(zhuǎn)換成射頻能量的“功率放大器”就是其中之一。在手機中，功率放大器消耗的電能一般超過其它部件，但是其中的半數(shù)電能都是浪費掉的。這一點許多人都有切身體會：當你在手機上播放一個小時的流視頻，電池就會迅速耗盡（手機溫度也會升高）。而無線網(wǎng)絡(luò)基站在從用戶的手機那里收發(fā)信號的同時，也會被同樣的問題所困擾。

現(xiàn)在，科學(xué)家們正在著力研究智能更高的功率放大器，希望籍此降低電能的浪費。埃塔設(shè)備（Eta Devices）是一家位于美國麻省劍橋的公司，成員都來自麻省理工學(xué)院，目前正在研發(fā)一款基站模塊和一款芯片。公司表示，它們不僅能降低電池消耗，而且對4G LTE的各種高速網(wǎng)應(yīng)用、以及未來的超高速技術(shù)，都能提供有力的支持。

眼下的根本問題在于，當一部設(shè)備以高速傳輸數(shù)據(jù)時，射頻輸出所需的電力會發(fā)生快速波動?，F(xiàn)有的功率放大器始終將電壓維持在較高水平，以應(yīng)對電力峰值的到來――然而這樣做是相當費電的。比較新的方法是根據(jù)實際的射頻信號“包絡(luò)”（envelope）隨時調(diào)節(jié)電壓水平。

這種“包絡(luò)跟蹤”技術(shù)（envelope tracking，簡稱ET）是手機制造業(yè)中最熱門的硬件發(fā)明。去年秋天，高通公司（Qualcomm）首先開始供應(yīng)配備了這項技術(shù)的芯片，公司稱，這是第一款在3G和4G LTE移動設(shè)備中使用的ET芯片。

高通表示，這種芯片能夠?qū)⑹謾C的電力消耗下降20%，而與此相關(guān)的另一個問題，即熱量的產(chǎn)生，也將下降30%。公司的高級市場總監(jiān)彼得·卡森（Peter Carson）指出：“這將有助于終端用戶延長電池壽命，也有助于制造商縮小設(shè)備的體積?！?/p>

目前，這款包絡(luò)跟蹤器已經(jīng)安裝到了10款手機內(nèi)部，其中包括三星的Galaxy Note 3和Nexus 5。其他手機零件生產(chǎn)商也急起直追，包括 Mediatek、RF Micro Devices、Skyworks、Texas Instruments、Analog Devices、Nujira和埃塔設(shè)備等。

ET技術(shù)的缺點在于，它的效率會在數(shù)據(jù)速率升高時急劇下降。包絡(luò)跟蹤器往往需要較大的電容器，以便在儲存和釋放能量脈沖的同時，維持平穩(wěn)而持續(xù)的電壓變化。

埃塔設(shè)備采用的是一種截然不同的方法，它用較小的電容器來應(yīng)對快速突然的電壓變化。使用較小的電容器，優(yōu)點是效率較高，缺點則是電能的變化會增加無線信號中的噪音。不過據(jù)麻省理工學(xué)院的電氣工程教授、埃塔的創(chuàng)始人之一喬爾·道森（Joel Dawson）的說法，最先進的數(shù)字信號處理技術(shù)，已經(jīng)可以克服這個缺點了。

埃塔的總裁馬提亞斯·阿斯特羅姆（ Mattias ?str?m）試圖用汽車來類比這兩種方法?！鞍j(luò)跟蹤基本上就是無級變速器，而我們的技術(shù)相當于手動變速箱。”他說，“當你有了手動變速箱，油耗總是會減少一些?！?/p>

埃塔的研究還未發(fā)表，他們的芯片也在制造之中，但是公司已經(jīng)為基站設(shè)計好了方案，或許年內(nèi)就能投產(chǎn)。埃塔模塊的體積比一只鞋盒略小。道森表示，它是世界上第一臺平均功率大于70%的4G LTE發(fā)射機，和現(xiàn)有的技術(shù)能夠達到的45%到55%相比，不只是一次飛躍。

目前，專門生產(chǎn)低功耗無線基站的Vanu公司正在測試這項技術(shù)，并有望最先成為埃塔的客戶之一。Vanu的平臺工程主任大衛(wèi)·比瑟（David Bither）表示：“我們認為，這項技術(shù)能夠為我們創(chuàng)造‘綠色’效益，在運營成本上也有優(yōu)勢?！?/p>

最終的成果，可能是在發(fā)展中國家鋪開網(wǎng)絡(luò)，使更多人能夠使用無線網(wǎng)。目前在發(fā)展中國家，至少有64萬臺地處偏僻的基站正由昂貴的柴油驅(qū)動著，運營成本高達150億美元。

埃塔公司的這項技術(shù)是在2012年末作為一項科學(xué)實驗對外公布的。Analog Devices的創(chuàng)始人之一雷·斯泰塔（Ray Stata）和他的投資公司斯泰塔投資（Stata Venture Partners）共向埃塔注資了600萬美元。

（來源：MIT Technology Review）