这是卡拉丝的诺玛：Norma Revo IPA-140综合扩大机

这是卡拉丝的诺玛：Norma Revo IPA-140综合扩大机

作者:戴天楷 图：郭振荣

摘 要： 19世纪的意大利作曲家贝里尼（Vincenzo Bellini）根据法国诗人苏美的剧作，创作了歌剧「诺玛」（Norma），就此奠定了他在意大利歌剧界的卓越地位。自视甚高、鲜少夸赞别人的华格纳赞扬贝里尼完美地结合了音乐、文学与心灵的艺术；肖邦和李斯特不约而同地对贝里尼的歌剧深深着迷；史特拉汶斯基甚至将他与贝多芬相提并论。

19世纪的意大利作曲家贝里尼（Vincenzo Bellini）根据法国诗人苏美的剧作，创作了歌剧「诺玛」（Norma），就此奠定了他在意大利歌剧界的卓越地位。自视甚高、鲜少夸赞别人的华格纳赞扬贝里尼完美地结合了音乐、文学与心灵的艺术；肖邦和李斯特不约而同地对贝里尼的歌剧深深着迷；史特拉汶斯基甚至将他与贝多芬相提并论。能够获得这些音乐家的赞赏，还活不到34岁就因结核病英年早逝的贝里尼，也应当了无遗憾了。

19世纪的意大利作曲家贝里尼（Vincenzo Bellini）

基于史卡拉歌剧院的委托，贝里尼创作了这出让他站上高峰的歌剧「诺玛」，仅仅花了贝里尼3个月的时间就完成了。他在歌剧创作上的才华，于「诺玛」一剧展露无遗，不但可见得他擅长的流畅而华美的旋律，而且透过Norma这个角色，把美声唱法（bel canto）的技艺带入一个新高点。饰演Norma的女高音不但要有高明圆熟的歌唱技巧，还得要有出色的演技，才能把这个情感浓烈的女英雄（heroine）扮演的好，此外更要有过人的体力，以因应剧中长达近一小时连续演唱的吃重戏份。因此，不是什么女高音都能唱Norma，也不是任何女高音都能把Norma唱得好。

这次我听的扩大机，就叫做Norma，听过之后，我不禁要说，她，真的就是Norma。她能重现音乐中微妙的音韵，演绎藏于音乐之中的诸般情感；她好似身负无穷的驱动力，推起音箱总是惬意从容，难治的音箱、难播的音乐，在她手中都不成问题。

来自艺术之乡Cremona

Norma Audio的所在地是意大利的Cremona，这是歌剧大师威尔第的故乡，也是三大小提琴家族的发源地，直到今天，仍是提琴的重要产区。你说：这跟音响有什么关系？谁说提琴工业的集中地，当地的音响品牌声音就会比开在纺织业集中地要好听？的确，这两者没有直接的因果关系，但是，有间接关系。

Cromona虽然市镇规模小，人口不过三万人，但是人文和艺术气息浓厚，当地几乎天天都有音乐表演，如果你愿意，每天都可以去听现场音乐演出。住在那里，连音响都不用，你可以过19世纪布尔乔亚的生活。住在这里，长在这里，音乐就是生命的一部份了，甚至就是体内的基因了。Norma的老板Enrico Rossi在受访时表示，他每周都会抽出2、3天晚上去听音乐会，这是他的习惯，更说，为要做出声音最自然的音响器材，他非得经常听真实乐器的演出不可。

讲到这里，我要插入一段话，谈一个老问题：品评音响的性能和质量，真的非听古典音乐不可吗？我在外演讲时，也都在跟读者们沟通这件事。插电乐器，也是演出；流行歌曲，也是音乐；但是，古典音乐采用直接演唱、自然乐器发声，以古典音乐为师，会让音响更具有客观性。这不是一个古典乐迷在自我吹捧。自然乐器即便每一把琴、每一个演奏家演奏出来的声音都不一样，却能有一个准。当你熟悉钢琴的声音，你一听就知道蔡琴专辑里鲍比达的伴奏不是真的钢琴；倘你熟悉小提琴拉奏的声音，就会知道透过什么器材放出来的提琴声美则美矣，却不真切。可是，我们没办法说这把电吉他的声音很真，或那个电风琴的声音很真，因为插电乐器，透过不同的扩大机，不同的增益调配、不同的效果器使用，声音千变万化。所以，我才说，古典音乐才能帮助我们认识音响的本质。我是这样的人，我是秉持这样的态度来听音响、写评论，因为我相信唯有如此才能让读者看到最诚恳的描述。Rossi听音乐，也是同样的道理。而且，听了这台Norma的旗舰综合扩大机Revo IPA-140，我认为，他是真的去听了音乐，也真的喜欢音乐，跟我一样。

Norma现下产品可分两个系列，一个是高阶的全尺寸器材，称为Revo系列；另一个则是要求年轻市场的半尺寸器材，称为HS系列，取half-sized之意。Revo系列的器材有讯源、前后级扩大机，以及两款综合扩大机。两款综合扩大机，小的是Revo IPA-70，大的就是这篇的主角Revo IPA-140。

特点一—每声道高达36A的大电流输出

诚如其型号所暗示的，IPA-140每声道有140W，一般来说，扩大机有这等功率，要应付一般的中小型音箱就都没有问题。但是，Norma Revo IPA-140可不只是这样。它有几点过人之处，而且，真的过人。

首先，她采大电流输出。你恐怕要说：标榜大电流输出的扩大机很多啊，没什么稀奇的。的确，一般来说，只要负载阻抗减半，输出功率可以倍增，我们都会认定这是大电流设计的扩大机；例如很多音响迷喜欢的Accuphase扩大机就是这样，原厂甚至有信心地标出对应1欧姆负载时的输出功率。但请听好，Norma说IPA-140是大电流输出，也不是空口白话，数字会说话：IPA-140每声道可连续输出36A电流，峰值输出更可高达150A。这数值很高吗？我举例说明，您就知道了：Spectral Audio每边350W、售价3万美金的单声道后级DMA-400，其峰值电流输出是90A；Soulution牌价5万美金的125W综合扩大机530，原厂标称最大电流输出是45A。这样一比，就知道订价新台币25万的IPA-140能够有这样的输出电流，是多么不简单的事。

特点二—高阻尼因子，抓得住单元

其次，Norma扩大机一律都标榜高阻尼因子（damping factor），这点与其大电流设计的理念有关。扩大机的阻尼因子就是负载的音箱阻抗与扩大机内阻的比值，若音箱阻抗为8欧姆，扩大机输出内阻为0.1欧姆，阻尼因子就是80。一般来讲，晶体机的阻尼因子多半在40以上，真空管机就比较低了。Revo IPA-140的阻尼因子多少呢？大于500。高阻尼因子有什么好处？简单讲，阻尼因子越高，扩大机对音箱的控制力越好，越能够精准地控制单元的运动，让单元往前、往后、停止都在扩大机的控制之下。阻尼因子低的扩大机，就比较不容易抓住单元。Rossi认为他要追求最像真的声音，因此，音箱单元必须能精准的运动，如果上一个音还没结束，下一个音就进来，音色就会变了，解析也会受影响，因此，他设计的扩大机阻尼因子都很高。这样一来，配合大电流输出，他可以确保最不容易控制的低音单元能够精准动作。

特点三—直逼2MHz的超高带宽

其三，Revo IPA-140拥有超高带宽，原厂标称的频率响应范围是0-1.8MHz，一般的扩大机能标到100KHz就已经很厉害了，Norma的扩大机竟可到将近2MHz之多。就我所能想到的，能达到这么高带宽只有Soulution的旗舰单声道后级701，而且Soulution家族也仅有701到的了，前面提到的昂贵的530综合扩大机也只到800KHz「而已」。为什么要这么高？Rossi说虽然我们都会质疑频率响应做这么高没有意义，问题是这真的听得出差别。他说：「如果把2MHz的带宽压到1MHz，你就会感觉不一样了，声音的光泽会受影响，你会发现少了些什么。」

特点四—线路设计严谨

再者，Norma器材的线路设计严谨，不仅Revo IPA-140是这样，其他Revo系列的扩大机和讯源器材也是这样，甚至连HS系列的器材也遵循一样的设计标准和理念。包括什么呢？第一，Rossi对挑选零件一丝不茍，例如他们挑选功率晶体，淘汰率高达8成，每1000个晶体，只留下大约200个。电容尤其难办，他们就遇过同一厂商、同规格的电容，但是声音不一样，原因就出在里头的电解液不是同一批的。这么小的地方，他们也要注意。Rossi说：「不能小看器材里的小零件，他们就像杠杆原理一样，一点点差异，都会被放大到让你听见。」第二，Norma尽量少用集成线路组件，例如OP放大或音控芯片等。理由很简单，这些集成线路组件受限于成本和体积，声音没办法做到最好，都是妥协的产物。明知其不足，为何还要用呢？所以，Rossi自己设计离散式的增益线路，而且用黑色金属盒屏蔽封装，只要打开Norma扩大机就会看到这些黑盒子。第三，Norma器材内的电路板几乎看不到SMD组件，绝大多数组件都是焊接的。并且，他们也尽量减少内部接线，电路上的接线少了，接点也就少了，那就意味着降低了损耗和噪声感染的风险。

特点五—全双单声道设计

Norma Revo IPA-140严格讲是一台加上被动前级的双单声道扩大机。Rossi认为因为现在的讯源输出增益都够大，因此，如果省略前级的放大，就减少一层失真的可能，声音也能更纯净。这种设计现在越来越普遍，虽然看起来是综合扩大机，但实际上是加了音量控制和讯源切换的后级扩大机。

从它背板上的端子布局，一望便知这是dual mono的双单声道架构。一般来讲，单声道扩大机是指一个机箱里只有一个声道的放大线路，立体声扩大机则是一个机箱里有两个声道的放大线路。但有的立体声扩大机做得讲究，强调它是将两组各自独立的单声道放大线路放在机箱内，分离的电路板，拉开两个声道间的距离，这样可以带来近似于单声道后级的效果，使得声音分离度更好，串音干扰更少。Revo IPA-140就是这样，而且，他是非常完整的双单声道设计，从电源进来，就一路都是双单声道，左右声道各走各的。电源是两套，增益级线路是两套，放大线路是两套，从一进来就兵分两路，非常Hi End的设计。

多元应用加上模块化设计

她一共有5组输入，包括4组单端的RCA和1组平衡的XLR。不过，没那么简单。Norma非常聪明地让扩大机能适应用家的多面需求，因此，各组RCA输入都有特定的功用。如果模拟用家不想外接唱头放大，可以购买Norma的唱放模块，会使用第一组RCA输入；如果用家想要外接其他扩大机，可利用第二组RCA做前级输出；又如果用家要把Revo IPA-140融入既有的剧院系统，可以将环绕前级模拟讯号直入第三组RCA，这时，IPA-140会跳开自己里面的音控，当作是纯后级使用。上述所有的功能，都要打开机箱上盖，透过内部的jumper来调整。前面三组因为都可以切换成不同功能，因此虽然在出厂状态下都是模拟输入，却不如第四组来的直接。此外，因为Norma Revo IPA-140的线路并非平衡架构，因此，XLR输入之后还会经过OP转换成单端讯号，因此，用家可考虑优先使用第四组RCA输入。原厂建议用家自己尝试看看，再决定是用RCA还是XLR。

Norma的扩大机还有一个特点，就是大量采用模块化设计，他们连机箱都共享一样的机箱。这是非常聪明的作法，能以有效减少开发成本，而且可以透过加装模块来满足不同客户的需求。Revo IPA-140可以选购唱放模块，还有一款USB DAC模块，这样一来，就可以把所有功能都整合在一个机箱里。

几乎可对应所有好的评语

细究她的设计，让人觉得这台扩大机确实处处展现了设计者Enrico Rossi充满know how的机锋睿智；但Revo IPA-140真正的本事，都在接上系统，开了声，才真正让人感到惊艳。她怎么着好呢？她好到一个地步，几乎一个音响评论员在撰写评论时所能写下的所有优点，都能用在她的身上。她非常的安静，背景极黑，这很容易就让音乐浮现出来，而且细节丰富，即使是最细微轻柔的曳动，她也不放过。她的质地密度极高，却又不干瘦，体质健康匀称，带有水分；那种质地的恰到好处，就像火候拿捏得宜的清蒸鱼，倘在锅中多待几时，肉就老了，要是提早些时起锅，恐怕鱼肉还未熟透。并且，她的速度很快，但她快得不着痕迹，她的快不像darTZeel那样电光石火般犀利迫人，却像是勤练补雀功、脚步轻灵幻化的小龙女。另一面，IPA-140的两端延伸也十分优秀，这不是看了0-2MHz的豪迈数据就信口夸赞。实际聆听起来，她不仅可以帮助音箱发出深沈又具解析的低音，向上发展的泛音完整度更是出色，这让IPA-140推起任何音箱，似乎音箱都的音色都丰富起来，色调都鲜艳缤纷起来了。

驱动强悍精准，音色缤纷美丽

先谈谈它的驱动力。一部扩大机的驱动力强悍，那受惠的不只是动态，还会有均衡而自然的全频段表现，失真低，音色就美，音质就纯，音乐的整体表现都会非常杰出。我用不同的音箱搭配Revo IPA-140，都能获得让人满意的效果。首先是公司的参考音箱Dynaudio Contour 60，它那两颗10吋低音是扩大机的考验，要抓的住，那Contour 60的威力才显得出来。再来，就是Contour 60调走中性，如果扩大机质感不够，声音会稍嫌单调，如果扩大机质感够好，才能显出Contour 60的迷人之处。

Revo IPA-140的反应敏捷，低音干净快速，接上Contour 60，音箱若放在我平常习惯聆听Contour 60的位置，低音会稍嫌不足。这个位置比编辑部同仁习惯的位置要往两边各拉约25公分，并且摆出一个内倾角度，让音箱轴心投射到我肩膀外侧约20公分的位置，这是我先前在U-Audio试听室里听Contour 60搭配PMC Cor、Avid Sigsum时的位置，这样摆可以拉出一个宽阔深邃又透明的舞台，音箱的存在感也少，听起管弦乐兼有气势、层次和细节。但这次不能照样摆。

刚开声时，CD放的是鲁普弹奏的舒曼钢琴协奏曲，普列文指挥伦敦交响的版本。第一乐章开头的强奏，怎么听就是不过瘾，冲击力不足，即或后面加入的钢琴高度凝聚，音色漂亮，但是管弦乐团就显得疲弱一点，那不是这个录音的本色。后来我渐渐减少间距，直到接近编辑部同仁的「标准位」，并且让音箱正面朝前发声，这才把音乐的重量全找了回来。这样一调摆位，Revo-140的威力尽现。怎么个好法呢？那钢琴的音粒密度非常高，但不仅仅是一颗颗的颗粒而已，每一个音符像是包了糖衣的糖果，缤纷洒落，在灯光照耀下，分外美丽。乐团声部层次分明，小提琴声部铺陈出带有光泽的绸缎般的声响，低音弦乐涌现时则松软又有弹性，像是水波床的摇荡一样。这可是Kenneth Wilkinson的经典录音啊，这样才对啊。为什么我习惯的摆位不对呢？料想原因就在于Revo IPA-140的速度快，音箱拉得开，低频还没凝聚成形就消散了，自然下盘虚弱；先前我用PMC Cor和Avid Sigsum都是中低频饱满厚实的扩大机，因此，反倒拉开了才能显出透明音场。

Contour 60的声底比较中性理智，没有什么讨喜的染色或独特韵味，这也是为什么编辑部会选择它做参考音箱的原因。但是这就让Contour 60该搭什么扩大机成了一个问题。音响评论工作者的参考音箱当然以中性见长者为佳，但一般爱乐者可不一定能一直听中性、理智的声音，天天吃低糖、低盐、低油的饮食，可不是人人受得了。因此，像Contour 60这样的音箱，扩大机怎么搭配就重要了。我过去的经验，Audio Research GSi75有着超乎75W综合扩大机的控制力，加上一点甜甜的管味，与Contour 60很搭；T+A PA2500 R综合扩大机的驱动力十足，声底具有扎实密度和绵绵厚度，特别容易形塑出形体和音像，加上一点微微的暖意，也是一个可长久聆听的组合。这回Revo IPA-140则是目前我拿来与Contour 60搭配过售价最便宜，音色最漂亮的扩大机。

鲜亮音色还带尾韵，却显出冷静的气度

Revo IPA-140的音色调性略趋鲜亮，但不让人觉得有什么白热的刺激感，反倒声音具有高级机才显得出的安定和冷静。带有一丝微微的尾韵，就把音乐的光给打上了。但是，质感就在这里。就好像料理后淋上的酱汁，看似无奇，实是画龙点睛；这么一笔，点出神气，活龙再现。Revo IPA-140与其他的扩大机相比，就是多了那股神气。例如聆听曾经来台多次的法国打击乐大师Jean Geoffroy用马林巴琴演奏巴哈的郭德堡变奏曲。马林巴琴是用棒槌击打木制琴键发声，但木琴键下方还有金属共鸣管，因此，其声响包括了木制琴键和金属管共鸣产生的音韵，而共鸣管的声响并非说停就停，因此，彼此交融出来的音色异常丰富。Revo IPA-140放起这张唱片，把什么是音色给说的清楚了。声音色彩的呈现都在于泛音，泛音表现有赖于高音。Contour 60这个Esotar2高音虽是传统的丝质软半球，但质量极轻，因此反应速度快，泛音表现是丝质软半球高音里的翘楚。Revo IPA-140让这马林巴琴的丰富音韵能以尽显，那飘扬而上随即于空中消失的泛音实在迷人。同时，马林巴琴的低音键在金属管共鸣下，回荡出丰润而深沈的低音，这低音沈下后又向外发散的声音也美极了。Revo IPA-140让Contour 60听起来不那么理智，而是让人愉悦的薄酒莱。

鼓声扎实有力而且速度飞快

这样讲起来，她比较适合放古典音乐啰？也不尽然，一台好的扩大机，不该仅能限于某种类型音乐，而是放起什么音乐都好听。Revo IPA-140放起有重拍节奏的Michael Jackson真让人热血沸腾。以「Dangerous」专辑为例，第一轨的「Jam」开头著名的打破玻璃声效很好，若系统调的好，那玻璃撞破瞬间碎片喷发并彼此撞击带来的一系列声音，具有行进的方向，而且混音工程师做出的空间感很好，让人好像身历其境一般。Revo IPA-140的速度够快，声音清晰，把这段充满画面感的声效播放得极好。随后的重拍落下，每一声都有力，都扎实，而且还能把重重混音下的层次拉出来，Michael的声线清楚明确而且立体。听「Black & Whiite」，开头的父子对话桥段十分写实，站在门外的父亲权威的命令，儿子激昂的回话，父亲用力敲门予以喝叱，一远一近描绘得很有画面感。开场过了，音乐展开，电吉他导引出旋律线，带有非洲风的电子节奏敲响，Michael的歌声从音乐中浮起，Michael的歌混音技艺有多高明，Revo IPA-140都知道。

在公司试听室的聆听是短暂的，是片段的，回到家里，与之朝夕相处，更是被她深深吸引。在家里我搭配两套音箱，一个是书架音箱Pierre-Etienne Leon Quattro Plus，一个是2.5音路的落地音箱Jean Marie Reynaud Orfeo Jubile。这样一对比，我发现，Revo IPA-140虽然售价仅仅25万，但她完全可以对得起售价两倍的音箱，甚至更贵的。后端越好，她越精彩。

PEL Quattro Plus我用了10年了，这对isobarik设计的小音箱有两颗低音，一颗藏在里面，与外面这颗单元做等压运动，这使得这个4.5吋的低音单元可以更精准的运动。这个音箱虽小，但声势不小，而且它透明度高、干净利落的特性，是我聆赏音乐的良伴。我在家搭配的扩大机有两套，一个是NuPrime DAC-10H与ST-10前后级，一个是Audiomat Adagio MK2管机。前者取其宽大音场和丰富细节，更有充沛动力能以因应大场面；后者则有温暖细腻的管机韵味，夜深人静时，我尤其喜欢听Adagio，即便开小声听，那些微弱动态和精细纹理始终能清清楚楚。但是对比起Revo IPA-140，这两台在该价位带表现优秀的扩大机都要被比下去了。

一流的透明度，一流的纯净感

首先，Revo IPA-140的音场不仅宽且深，更有第一流的透明度。我在U-Audio试听室还不敢这么肯定，那里有办公大楼难以避免的隔间共振，加上地下室总有个不停歇的机械噪音。在我家却没有这等问题，加上墙面都是实心砖墙，天花板也少了为祸的轻钢架，声音干净很多，细节也更容易浮现。我在家听Revo IPA-140，其透明度之高，有着让人一望而穿的舞台；声底之干净，有着滑顺而细腻的声线却全无毛噪。这时，我才敢说：Revo IPA-140是我听过透明度最高，声底最干净的扩大机之一。

放起编制简单的室内乐时，尤其感觉好处。例如听卡普松兄弟与其他法国音乐家合奏的舒伯特鳟鱼五重奏，这份Virgin的录音本来就透明干净，在Revo IPA-140的驱动下，更显精致细腻。四把提琴以小提琴和大提琴的独奏相对较易凸显，提琴发声的特质在IPA-140下似乎益发明显。这录音没有刻意突出提琴的擦弦质感，但是琴弦振动与琴身共鸣带来的丰润质感，加上鲜明而活泼的演奏，让琴音充满光泽与色调。Revo IPA-140把这些质地、色彩都说得明明白白。低音提琴顿下所衬出的音乐厚度，钢琴弹出斑斓淋漓的溪流水波，交织出的音乐画面生活又清新。

如果换上JMR Orfeo Jubile，那音乐的色彩更是漂亮。Orfeo Jubile所使用的气动高音非常优秀，声音不仅有光彩，还有厚度，却完全不见气动高音常见的噪感；加上它有全音域发声的带宽，动态也更大，即便如鳟鱼这样的室内乐，唱来更从容、更轻松之余，甚至觉得更精致、更细腻。低音提琴的重量感更好，书架音箱的Quattro只能闻得低音提琴到来，但Orfeo Jubile就能见得低音提琴的形态，而且起伏之际还可见得清晰的质感。

细节全无遮藏，尽显声音质感

听Diego Tosi演奏的拉威尔小提琴奏鸣曲，这张录音里的的乐器质感就鲜明了。在拉威尔看来，小提琴和钢琴本是不兼容的乐器，因此他在乐曲中不仅没有塑造二者琴瑟和鸣的样貌，相反地，他刻意凸显出二者的独立性。在全曲近乎透明的画布上涂上透明的颜料，演奏者怎么书写这样柔和而透明的气质，从而营造出瑰丽却亲近的的色彩，是演出重点。同样的，在音响系统上也是。Revo IPA-140本身高度透明又澄净的特质，加上其一流的音色描绘力，配上那淡淡的尾韵，让拉威尔这曲听来尤其美好。第一乐章开头以钢琴弹奏单音起始，然后小提琴以应答方式加入，浓浓的思绪在一片无染的空气中散漫。两件乐器一左一右，小提琴站的靠前一点，这是录音师造出的突出感。这样一来，可以听见更多演奏的细节。听那个擦弦质感，听那个琴音低回，听那颤音抖动，听见的越多，就越认识这曲子。充满蓝调风格的第二乐章，小提琴像是在歌唱一般，却一反古典音乐里「如歌」的写作，返照出时代的风味。钢琴开始强力急促的弹奏断音，小提琴间或以拨奏或悠扬长音拉奏，这就是拉威尔要说的歧异性吗？Revo IPA-140让Orfeo Jubile唱出了绝妙的拉威尔。

Norma的主事者Rossi在受访时表示，音乐重播的动态、带宽和速度，很大部分都跟音箱的性能有关，但是，声音的质感却来自扩大机。听完拉威尔小提琴奏鸣曲，我更能领会Rossi的意思了。

我在前面曾说道，如果扩大机有十足的驱动力，能以全面地掌握音箱的运动，那么不只是音乐的动态大、表现明快，不只是声音利落干净、不拖不慢，不只是两端延伸充足、低频沈的下且有质感，更能展现全频段音色的均衡，并且能够维持清晰的层次和明确的定位，音像和形体不仅分离而且具像。如果一部扩大机能以这样驱动音箱，那么以这不扩大机为中心的系统就能胜任播放多元类型的音乐。

完美唱出柴可夫斯基的浓烈情绪

我以Alice Sara Ott弹奏、Thomas Hengelbrock指挥慕尼黑爱乐的柴可夫斯基第一号钢琴协奏曲为例，这是一张录音效果奇佳，演奏杰出的录音，能以暴露一套音响系统的性能和实力。第一乐章开头以法国号起首的四个下行音符响起，接着搭配一声乐团总奏，钢琴加入后，以固定三组和弦的上行音型加入，宣告了乐曲展开。乐音是有力的，舞台是展开的，琴音是饱满的，声部是分离的，和声是交融的。一段钢琴独奏，直往下爬到低音后而止，那个琴音重量感之好，加上重压和弦下，琴弦振动的质地，那画面实在写实。呈示部走到第二主题，情绪渐趋和缓平静，这里的钢琴实在美，Ott的演奏浪漫却不至于过于耽溺，维持着清晰而稳健的乐句。乐团奏出新的乐句后，渐次发展出另一个新的高潮，乐团能量逐渐迭加，构成一幅壮丽的音画，在高点处，钢琴悍然加入，以连串的华丽琶音为这段音乐做出结束，然后情绪一转，再度归入平静，重新探索深处的自我。鼓声把音乐导入了发展部，钢琴展开与乐团的对话，音乐结构在在清楚。到了再现部，钢琴有一段精彩的长篇独语，既深情又华丽。末了在乐团加入后，再度展开一段带有华彩风格的尾奏，恢弘而壮大地结束了第一乐章。Revo IPA-140把这些柴可夫斯基藏在音乐里的浓烈情绪唱得完美极了。

怎么我好像一直在写音乐，怎么没描写声音呢？我的回答很简单：音响不是为了让我们听音乐的吗？一套真正好的音响系统，应该更能把我们导引到音乐里面，而不是让我们只听见声音而已。当你透过这套系统，进入了音乐里，你就不需要太多术语来描述听感了。你听的，该是音乐，而不是声音。Norma Revo IPA-140给我的，更多是音乐，而不是声音。我的聆听经验，映证了Rossi是个听音乐的人，而不只是一个电子工程师。

低音量下也好听的晶体机

还有一点，也让我对Norma Revo IPA-140感到惊奇。一般来讲，扩大机都有一个最佳的工作范围，音量太小，可能会因为输出不足而无法完全驱动音箱，致使音乐信息不够完整。我很喜欢Revo IPA-140在低音量下的表现，她能够充分呈现出音乐的纹理和细节，甚至能呈现那些微弱的动态表现。例如听Sarah Vaughan 1985年于巴黎的现场演唱会，这张现场专辑录音活生，开大声听能把我带回现场，小声听，则把我带到一种想象的空间里。在「Summertime」一曲当中，Sarah全程清唱，她充满技巧地转音，自如地运用身体的共鸣，以宽广音域和多变声腔唱出了令人陶醉的经典歌曲。在「Wave」一曲里，同样是轻柔吟唱，但加入了乐团伴奏。伴奏的三重奏不抢戏，称职地伴着Sarah的演唱，鼓刷摇荡过去，带出一层金灿灿的光彩，钢琴则洒落一盘珍珠般的韵泽，Sarah的声腔特质则清晰立体。我印象中，这样小声听音乐，最美好的经验都在管机身上，这回，在Revo IPA-140上，我听见了比之管机毫不逊色的立体和精致。如果你下次要去经销商那里听Norma扩大机，请记得试试看把音量切小，听看看她的低音量表现。

这是卡拉丝的诺玛

在声乐界有这样的说法，老师们总是告诉学生，要把歌剧唱好，就要去听卡拉丝（Maria Callas）怎么唱，但是，老师也会告诫学生：「你可以听她唱，但你不要学她。」这有两层意思，第一，卡拉丝的声音并非完美，称不上是女高音的教科书，因此要学生别学；第二，卡拉丝对于剧中人物的刻划，无人能及，她能把那些个性强烈的角色唱得浓烈又呛人，这种诠释，不是什么人都办得到，学生倘若想学，只怕东施效颦。而卡拉丝最精彩的角色是什么呢？就是Norma。这出歌剧奠定了卡拉丝在歌剧界的地位，甚至她歌唱生涯的终点也是Norma。听卡拉丝演唱Norma，你不觉得她是在扮演一个角色，而会觉得在台上的，就是Norma本人。卡拉丝，就是诺玛，诺玛，就是卡拉丝。

听Norma Revo IPA-140，我也是这种感觉—这不是唱片，这，就是音乐。

器材规格

Norma Audio Revo IPA-140

型式：双单声道综合扩大机

输出功率：140瓦/8Ω，280瓦/4Ω

频率响应：0Hz-1.8MHz /- 3dB

增益：34dB

输出电流：连续36A，峰值150A

尺寸：430×110×365 mm（W×H×D）

重量：25公斤

参考售价：台币250,000

进口总代理：上瑞

电话：(02)8642-4269

网址：

5G时代功放技术概述具有动态电源的高效GaN功率放大器

设计用于高容量通信的信号会产生高峰均比（PAR）波形，发射机功率放大器（PA）必须以低失真放大这些波形信号。随着新兴的第五代（5G）无线系统的出现，载波频率和信号带宽预计将从当前的S波段和C波段分配中显着增加。由于以下原因，所有这些因素都有助于实现保持发射机PA（功放）效率的日益严峻的目标：

本文简要回顾电源电压调制以提高几种PA类型的效率，然后讨论主要挑战以及对该技术未来发展方向的一些预测。

电源调制或包络跟踪（ET，envelope tracking）作为元件包含在较低微波频率范围（高达2 GHz）的几种商用手机中，适用于低于1W功率级的砷化镓（GaAs）PA。本文将讨论扩展到在氮化镓（GaN）中实现的更高频率的PA。提供了载波频率在10 GHz范围内且信号带宽在几百兆赫范围内的电源调制GaN发射机的具体示例，并讨论了进一步增加带宽的挑战。

介绍和背景

图1（a）中的方框图回顾了一个基本的ET PA发射机，其中提供给PA的电源电压根据信号的时变包络进行动态变化，以便PA保持接近总是处于压缩状态，此时其效率很高。图1（b）显示了几个电源电压作为PA输出功率函数绘制的功率附加效率（PAE）示例：如果动态电源可以跟随PAE曲线的峰值作为信号包络（因此，输出功率）变化，这种方法可能导致RF PA的平均效率大幅提高。然而，整体系统效率包括PA和动态电源（信号调制器）的损耗，并且难以实现宽带信号放大所需的高效率，高精度和高压摆率。

图1（a）示出了包络调制器的典型实现，其具有有效但慢速的开关模式转换器以及效率较低但速度较快的线性放大器（参见例如[3]）。在蜂窝应用中，ET在手机中已经商业化，并且也被提议用于基站。 2013年，用于手机的高通QFE 1110包络跟踪器芯片被宣传为第一款发布的跟踪器，并很快被包含在许多3G / 4G手机的发射器中（例如在亚马逊Fire中）。

图 1

图1.（a）ET PA发射机方框图，显示了在现场可编程门阵列（FPGA）中实现的数字基带和控制部分; 包络调制器由一个高效率，慢速开关电源和一个快速，低效的线性放大器组成，工作在几十到几百兆赫兹的信号包络带宽内，而带有驱动器的RF PA工作在载波频率为 千兆赫范围。 （b）GaN PA的样品PAE曲线作为各种电源电压的输出功率的函数，显示了高平均效率操作所需的电源电压变化。 PWM：脉冲宽度调制; D / A：数字到模拟; WCDMA：宽带码分多址; PDF：概率密度函数。

表1列出了应用供应调制或其他方法的早期公布的贡献摘要，其中突出了相关研究中选定的工作。表1中所示的不同PA类型（极性（polar），宽带ET（WBET，wide-band ET），混合包络消除和恢复（HEER，hybrid enve- lope elimination and restoration），使用非线性组件的线性放大（LINC，linear amplification using nonlinear components）和电源调制（SM，supply modulated）]是电源变化调制并在相关文献中详细讨论。演示主要在S波段或低于S波段，并显示一些高复合PAEs（CPAE），当带宽低于5 MHz对于具有同相/正交（I / Q）的信号，效率甚至高于60％。

表1.已有的供电电源调制技术概述。

在早期的X波段工作中，GaAs金属半导体场效应晶体管X波段功率放大器的特征是静态的。最近，已经证明了具有更高信号带宽的ET;例如，有文献报告了100MHz I / Q带宽具有70％搞笑包络调制器的X波段PA。

虽然图1说明了标准的ET方法，但图2描述了几种最高级别的电源调制发送器架构。通常提出的提高效率的三种架构是Doherty放大器，异相（outphasing）放大器和ET放大器。后者必然包括电源调制，而Doherty和异相（outphasing）放大器可以通过添加可变电源进一步改善效率。在Doherty和Outphasing方法中，PA1和PA2处于相同的载波频率。虽然两者都以负载调制为特征，但输出组合（合路）器不同，并且两个PA仅在异相（outphasing）情况下是相同的。

图2

图2.发射机架构的一般框图，可提高高PAR信号的效率。 在Doherty和异相（ outphasing）方法中，PA1和PA2处于相同的载波频率。 虽然两者都以负载阻抗调制为特征，但输出合路器是不同的。 PA1和PA2仅在异相（ outphasing）情况下是完全相同的。 在ET中，输出组合发生在PA中。 DAC：数模转换器。

供电调制发射机设计的重要考虑因素

在包括支持电源调制器的所有方法中，无论是ET，Doherty还是异相（outphasing）PA，复杂性和部件数量都会增加，以及需要额外的线性化技术。对于任何实用的架构，性能增益必须足够大，以保证增加的复杂性和成本是值得的。该主题在例如在相关文献中有所讨论，其中对于相同的实验GaN PA和定制设计的电源调制器两个轨迹进行比较。一个案例描述了使用恒定电源的最简单驱动调制（在这种情况下，对于0.25-μm GaN工艺，供电电压为32 V）和图3中的轨迹类似曲线G，峰值电压达到32 V，比较结果总结在表2中。注意，供电调制轨迹导致测量的复合平均发射机PAE为52.5％，具有8-MHz PAR信号的8W平均输出功率以及具有23MHz的电源调制器带宽。宽带码分多址（WCDMA）下行链路信号的线性度满足要求，误差矢量幅度（EVM）低于1％。为了满足这种情况下的线性度，PA的平均漏极效率为75.9％，而恒定漏极电压情况下效率为30％。

图3

图3.（a）已在ET系统中实施的各种轨迹和（b）允许各种轨迹和线性化的ET系统的框图。 功能块“信号分离（signal split）”表示在数字基带中执行的轨迹操作。 ADC：模数转换器; DPD：数字预失真。

通过观察两个轨迹的耗散热量，可以从表2中的结果得出一个有趣的结论。当ET轨迹与这种高效PA的恒定供电情况相比时，计算表明，使用电池供电时，电源调制发射机的使用寿命将延长75％，而与固定电源电压相比，功耗将降低43％。 PA功耗从19.8 W降至2.7 W，同时降低了散热要求。在供电调制发射机中，产生的热量减少61％;更重要的是，PA中的晶体管工作热量减少86％，这意味着微波晶体管可以在更高的电压下工作，并且具有更少的热引入记忆效应。功耗不仅降低，而且还在PA和电源调制器之间分配，进一步降低了散热要求和热器件的应力需求。

表2

表 2.具有5 MHz 7-db PAR信号的GaN PA在恒定电源供电和效率优化的动态电源的性能比较。 晶体管的功耗大大降低，除了省电外，还可以进行更低的操作温度。 使用eT，晶体管的热量减少86％。

通常，供电调制的PA系统比传统的PA更复杂。在PA中实施电源调制存在许多挑战，从高效PA设计开始，包括高效电源设计，线性化和发送器集成。其中一个主要困难与信号带宽有关。在各种类型的ET发射器中，电源通常连续跟踪信号包络，这可能是I / Q信号分量带宽的许多倍。对于LTE信号的简单示例，图4中显示了四音信号和LTE信号的I / Q和包络功率谱密度，这些图示表明包络调制器需要遵循的带宽急剧的增加。幅度通过零的复调制信号在时域中会产生尖锐的幅度零点，从而也会增加对带宽的要求。

图4

图4.（a）四单音信号的I（红色），Q（蓝色）和包络（黑色）功率谱密度以及（b）LTE信号，显示供电电源跟踪必须的带宽扩展。 虽然I和Q完全在5 MHz带宽内，但幅度带宽的频率成分远远超过信号的20 MHz 。

对于电源具有所需带宽的信号，通过电源调制整个包络仍然是不利的，从而产生Vsupply与RF包络（Vin或Vout）的轨迹。这是因为对于更高的电压电平和有限的电压摆幅，电源通常更有效;在低功率水平下，效率并不重要，驱动调制是更好的选择。电源范围取决于信号类型以及PA类型。图3（a）说明了在文献中报告的几种可能的输入轨迹，定义为一般非线性相关Vsupply（Vin），包括具有恒定Vsupply的传统线性PA（线A），包络消除和具有常数的恢复和全电源调制（B），ET（C），部分漏极调制（D），部分电源调制（E），最小驱动（F）的偏移电源，以及遵循给定参数的最佳路径（例如，增益，线性或效率）（G）。还显示了针对7-dB PAR预处理的WCDMA信号的电压概率密度函数（PDF），以进行比较。

包络调制器需要高效，同时支持越来越大的信号带宽，这意味着大的转换速率。对于脉冲宽度调制（PWM）控制的开关模式电源，这进一步意味着更高的开关频率，从而从根本上导致效率的下降。此外，包络调制器负载是大信号操作下的PA，通常在低频（包络带宽）范围内的非线性模型中没有很好地表征。当信号带宽很高时，这种复阻抗可以从直流到几百兆赫兹范围内变化很大，这是动态电源设计中所必须要考虑的变化。

PA设计也是非传统的：PA通常不能设计成在任何特定的工作模式下工作（例如，F类或E类），因为器件在基波和谐波处的非线性阻抗取决于电源电压。因此，有源器件非线性模型必须适合一系列电源电压。 PA漏极偏置线必须是低通滤波器，它通过整个包络带宽（有时几百兆赫兹MHz），这意味着需要消除旁路电容。这反过来会影响PA的稳定性并且难以分析，因为整个频带上的动态电源阻抗可能不知道器件增益。在集成电源和PA时，互连通常是一种特殊类型的滤波器，旨在满足包络带宽要求和电源-PA的阻抗要求。整个发射机的集成可以导致具有非常不同时间等级的信号之间的耦合，例如，动态电源的切换可以在输出中引入噪声，同时屏蔽和布局以及小型化变得重要。

电源调制（Supply modulation，既ET）在本质上是非线性的，并且在电源调制发送器中存在各种形式的失真。载频放大器引入非线性，时间不变的幅度 - 幅度调制（AM-AM）以及幅度 - 相位（AM-PM）调制，可通过查找表（LUT）进行校正。而电源模块通常引入时变线性失真，可通过数字均衡进行校正。此外，还存在非线性记忆效应，这取决于器件技术和偏置线设计。首先理解然后分别纠正不同的失真以避免过于复杂的数字预失真算法是明智的。

电源调制发射机特有的非线性特性之一是环路和驱动馈电信号之间的时间没有对准。 RF波形在栅极输入（用于场效应晶体管器件），而电源波形通过漏极偏置线输入，并且这些波形需要适当地时间对准。例如，对于5 MHz WCDMA信号，对齐需要在信号带宽反比的2％左右，或4 ns。例如，可以通过最小化相邻信道功率比（ACPR）或者使用诸如高斯啁啾（ Gaussian chirps）的特定信号来快速确定所需的延迟。此外，现代系统包括闭环反馈以调整定时。该监控系统反馈PA输出的副本信号，并对其进行下变频和数字化，并将结果与所需信号进行比较。使用数字预失真可以数字化地减少失真，数字预失真已经用于许多非供电调制发射机的线性化，例如基站中的Doherty PA。与整个系统的效率增益相比，用于信号反馈辅助接收机的功率消耗成本通常可以忽略不计。

整个ET发射机的仿真很困难，特别是对于宽带信号以及包含开关DC-DC转换器的PWM时。包络瞬态仿真的收敛难度是多个时间常数存在的结果，需要在一次仿真中结合谐波平衡，全波场分析和系统级分析。仿真和硬件中的效率测量包括电源调制器和PA效率随时间的变化。瞬时效率和平均效率是相关的，后者取决于信号统计特性。

用于动态电源发射机中的GaN单片微波集成电路PA和调制器

本文介绍的电源调制功率放大器采用Qorvo（TriQuint）150纳米碳化硅（SiC）工艺设计的。这款功率放大器的设计考虑了电源调制，其中PAE，Pout和增益在一系列电源电压下进行设计权衡。图5显示了两级10 W功率放大器的模拟和测量静态性能，其中测量数据是通过芯片（die）键合（die bond-wired）连接到夹具 - 氧化铝50-X线获得的。 PA在输出级使用4个10X90-μm器件，饱和增益为20 dB。模拟使用基于Angelov 的模型进行，并包括与外部氧化铝微带线的键合线电感。

图5

图5.（a）在GaN-on-SiC 150-nm Qorvo工艺中制造的X波段MMIC PA（3.8 mm＃2.3 mm）的几个电源电压的测量效率与输出功率。 （b）MMIC安装在载体上并与氧化铝50-X线粘合。 键合线在HFSS中模拟，电抗包含在MMIC的设计中。

如果可以在包络带宽和高压摆率（slew rates）下调制电源，则可以跟踪图5中的效率曲线的峰值（用点显示）。对于图5所示的PA，可以确定“轨迹”，即电源电压和输入信号包络之间的预先描述的函数，以最大限度地提高效率，增益线性度或功率，或者考虑到一些权衡：这就是包络调制器需要遵循的。对于具有中等带宽（几十兆赫兹MHz）的信号，这可以通过使用图1（a）所示架构的连续跟踪来实现;如果有一个非常快速和高效的DC-DC转换器，则不需要快速的线性放大器。对于具有较大带宽的信号，非常快速的电源将降低效率，并且可以在执行平均跟踪的情况下进行折衷，例如，相关研究中使用了连续变化的动态电源或具有离散多个功率电平的电源。

设计在与PA相同的150nm GaN工艺中的降压开关转换器（Buck）调制器如图6所示，以及在100 MHz切换时的测量效率。该电路采用标准的四方扁平无引脚（QFN，quad flat no-lead）封装，效率包括封装损耗和寄生效应。为了跟踪20MHz LTE信号的包络，现场可编程门阵列（FPGA）产生PWM序列，提供低侧和高侧信号。

图6

图6.（a）采用QFN封装的Buck电源转换器MMIC的布局。 （b）在100MHz切换时测量的效率和（c）20MHz LTE信号的测量和模拟的包络跟踪效果。

在ADS Ptolemy中使用微波非线性模型对开关器件进行仿真，结果与测量结果非常吻合，如图6（c）所示。理想包络与测量以及模拟包络之间的均方根误差为4.5％。在仅耗尽模式的场效应晶体管工艺（depletion-mode-only field-effect transistor process ）中实现的这种快速，有效的dc-dc转换器也可以组合在多相转换器拓扑中，以增加带宽跟踪而不降低效率。在相关文献中报道了几种这样的dc-dc转换器。

图7

图7.针对10-MHz LTE包络信号优化的四分立电平转换器的输出电压和（插入）GaN管芯的照片。 该电源转换器实现了97.3％的电源级效率。

对于多级离散跟踪，有人已经演示了两个单片微波集成电路（MMIC）多电平电源：四电平电源和八电平、三bits电源，具有如下所述的架构。 图7显示了四电平MMIC的跟踪，对于10 MHz LTE包络信号，在3.5 W平均输出功率电平下实现了超过97.3％的电源效率。

图8

图8.（a）用正弦波示例说明（b）八电平GaN MMIC电源的离散跟踪。 （c）与矩形脉冲相比，在PA的输出端获得具有Blackman amplitude调制包络的FM雷达脉冲的测量频谱。 频谱限制得到显着改善，同时在10 GHz时保持总效率> 44％。 pHEMT：伪晶高电子迁移率晶体管。

图8显示了跟踪具有10 GHz载波的调幅雷达脉冲时八级MMIC电源的结果。引入幅度调制来限制频谱带宽，ET可以在这种情况下保持效率，这是由于PA（图5）和动态电源的高效率所致。组合效率为44％，供电电源的效率为84％，PA效率为52.4％，在脉冲持续时间内平均为每脉冲3.3W功率。与[-58-dB]理想情况相比，文献中描述的数字预失真导致-52 dB的第一旁瓣电平。为了比较，具有相同频率啁啾的矩形脉冲信号具有-13dB的旁瓣电平，组合效率为50％。与PA MMIC集成的八电平MMIC还具有20 MHz LTE信号以及Chireix PA MMIC 的测试结果。

宽带信号跟踪

图9

图9.与恒定的20V电源情况相比，在LTE信号的电源调制下，MMIC PA的模拟瞬时PAE和饱和增益。 绘制LTE信号的输入和输出PDF以显示针对信号统计的PAE改进。 在这种情况下，两级功率组合PA的两个级都被同时进行电源电压调制。

图9示出了来自图5的PA的模拟总效率（ADS Ptolemy），其中来自图6的降压转换器跟踪器用于具有PAR = 7dB的20MHz LTE信号。与20 V时的恒定电源情况相比，平均功率为34 dBm，时间平均PAE从26％提高到48％，提高了22个点。在图9中，将瞬时PAE和饱和增益与LTE信号的输入和输出PDF一起绘制。然而，随着信号带宽的增加，效率的提高会显着降低。对于在不久的将来预期的更高带宽信号，超高频（UHF）放大器可以通过辅助降压转换器（Buck converter）来有效地放大高频信号。集成在相同GaN工艺中的示例UHF共源共栅PA在超过120 MHz的带宽内具有超过80％的PAE和高增益，400 MHz的带宽内PAE超过60％高达 。这个放大器与图6中的切换器集成可以跟踪130 MHz的波形，如图10中的测量波形所示。

图10

图10.图6中MMIC与来自文献中的共源共栅GaN MMIC PA的集成测量结果，（a）跟踪130 MHz正交频分复用信号，其中（b）切换器覆盖直流 -5 MHz，共源共栅覆盖5-130 MHz（交流耦合用于测试目的）。 输出功率为7.14 W，总效率为74.9％。 切换器输出为1.97 W，平均效率为85.7％，而共源共栅提供5.17 W，效率为72.4％。

对于八电平电源的情况，图11显示了对于PAR = 11.4 dB（应用数字预失真）的20 MHz LTE信号测量的输出频谱和时域包络波形。 10 GHz时的总效率（PA与电源相结合）为32％，平均输出功率为0.85 W，测得的EVM = 5.2％，相邻信道泄漏比= 33 dB。在这种情况下，固定电源电压供电时的效率仅为11％，因此我们再次看到21%的效率改善。

图11

图11.（a）测量频谱和（b）由8电平电源跟踪的20 MHz LTE信号的时域包络波形，器PA和电源的总效率为32％。

由于集成宽带，X波段，电源调制功率放大器的所有必要部分都已经单独展示，下一步是完全集成。图12显示了集成了10 GHz 10 W功率放大器，带有驱动电路的降压电源转换器（Buck converter ）和UHF共源共栅PA的GaN MMIC，其中包含所有输入和控制信号的连接器。唯一的片外组件是一个滤波器，用于确定降压Buck和共源共栅电路之间的带宽划分。

图12

图12.集成的10-GHz PA，降压Buck100-MHz开关电源和UHF共源共栅PA封装在一个完整的5X6-cm电路中，旨在有效跟踪> 300 MHz包络带宽的信号。

随着商用无线通信从4G发展到5G，信号带宽不断增加。在载波聚合中，来自多于一个频谱频段的信号同时发送，即使对于恒定包络信号，也会产生净大PAR。一些5G系统被分配到毫米波范围（6-30和30-100 GHz）的频段，预计信号带宽从200 MHz到2 GHz。这也与现有的卫星多载波信号有关，PAR值在13 dB范围内，信号带宽远远超过200 MHz。作为解决此问题的可能方法的说明，图13显示了250 MHz带限噪声信号的包络及其减少带宽的版本，可以通过四级电平跟踪器来实现，这将导致与AB类PA直接驱动调制方面的效率相比有20个点的效率改进。

图13

图13. 250 MHz带限噪声信号的模拟包络及其减少的带宽版本，可通过四级电平跟踪进行调整。 与使用恒定电源电压的直接驱动调制相比，这将使AB类PA的效率提高20个点。

提供电源调制以提高Doherty和异相（Outphasing）PA的效率

电源调制可用于进一步提高负载阻抗调制PA架构的效率，例如Doherty和异相（Outphasing）放大器。在Doherty功率放大器中，电源调制已被用于调制载波（主）放大器，以在更高的回退（ backoff）功率水平下进一步提高功放效率，如图14所示。效率与回退的关系也勾画出来，显示出可能性当仅跟踪主载波放大器以及载波放大器和峰值放大器同时跟踪时的效率改进。 研究人员研究了一个电源调制的X波段Doherty GaN MMIC PA的特点。如图15所示，测得的芯片输出功率大于36dBm，在10GHz的峰值PAE为47％时。在高达25 dBm的输入功率下，可获得大约9.2 dB的增益，增益平坦度为±0.1 dB。 6 dB和10 dB功率回退时的PAE分别为41％和31％。对于10 Mb / s偏移正交相移键控信号，ACPR（10 MHz）在最大输出功率时> 30 dBc；在没有线性化技术，10 dB输出功率回退时> 33 dBc。

图14

图14.（a）仅调制载波PA的Doherty PA的效率说明：即（b）中的虚线B 。 通过调制峰值放大器可以进一步提高效率。 DSP：数字信号处理器。

图15

图15.测量的线性度高达10 dB退避，没有10 GHz Doherty MMIC PA的数字预失真（如插图所示）。

在Chireix异相（outphasing）功放架构中，非隔离合路器能够实现负载调制并保持高效运行。在LINC异相（outphasing）功放架构中，隔离式合路器提供线性放大，代价是输出功率下降时效率变低。恒定电源供电的异相（outphasing）功率放大器的一个缺点是需要相对较大的异相角和只能实现小输出功率范围的高效放大。这些缺点可以通过增加电源调制来改善，因为两个信号矢量（如图16所示）的长度也可以变化，从而减少了在大角度上快速改变相位的需要。这已经通过提供给输出级晶体管的多个离散电压电平得到了证明。由于Chireix和LINC发射器都至少有两个放大器，电源电压可以以相同的方式改变，也可以在两个放大器之间变化。

图16

图16.具有离散多电平电源电压的异相（outphasing）功率放大器，显示在恒定电源电压（右上）和异相（outphasing）采用电源调制（右下）结合的纯异相情况下输入到PA1和PA2的信号矢量。 后者表明，当包括电源调制时，需要更小的总异相角。

为了测试各种类型的异相（outphasing）功率放大器的电源调制特性，在150纳米GaN工艺中设计了单级功率放大器，并在混合Chireix（非隔离）和LINC（隔离）架构中使用各种输出合路器进行了测试（图17）。具有优化谐波终端的PA表现出的PAE = 70％，10 GHz时具有4 W输出功率。表3中展示了该架构针对恒定电源电压所总结的性能，其中TPout是总效率保持在其峰值的十个点内的输出功率范围，动态Pout范围是测量输出功率的最大值和最小值之间的差值。系统性能由总效率描述。

图17

图17.（a）安装的MMIC PA的测量性能，显示在2.7 W输出功率时峰值PAE为70％; 插图是内部MMIC PA（3.8 mm×2.3 mm）的照片，这是采用Qorvo（TriQuint）150-n m GaN工艺中使用10×100-μmpHEMT的单级设计。 （b）PA合路器组件的详细视图。 设计了几个微带组合器以提供所需的负载调制。

离散电源调制可以提高LINC PA的回退效率。在多级LINC（ML-LINC）中，电源是对称变化的，这减少了隔离合路器中浪费的功率。在非对称多级异相（AMO，asymmetric multilevel outphasing）架构中，供电电源电压是独立变化的，以进一步提高效率。 正如多级Chireix异相（outphasing）（ML-CO）架构所证明的那样，Chireix异相（outphasing）也受益于离散电源调制。在Chireix异相（outphasing）中，输入信号的幅度调制被转换为附加的差分相位调制，它控制输出端的负载调制，从而控制输出幅度。该合路器设计用于调节高效区域的负载，以在低输出功率下保持效率。离散电源调制提供了额外的好处，即内部PA降低了直流功耗。图18显示了不同供电电源调制的测量比较结果，包括ML-LINC，AMO和ML-CO等功放架构。

图18

图18.两个MMIC PA（图8）的ML-LINC，AMO和ML-CO与不同输出组合器和多达七个离散电压（来自静态测量）的比较。

在集成的MMIC Chireix PA中可以实现类似的性能改进，其测量性能如图19所示。事实证明，实现效率提升不需要太多的离散电压电平，并且在五个电平级别之上效率没有显著的改善。

图19

图19.（a）Chireix异相（outphasing）GaN MMIC PA，3.8 mm＃3.2 mm，以及安装在灯具中的MMIC。 该MMIC设计用多级电源调制。 （b）测量的相位扫描电源电压为6-20 V，在9.7 GHz时以2 V为增量。 选择最佳轨迹以最大化总效率。 黑色是6 dB PAR正交相移键控信号的PDF，可用于计算五个或更多电源电平的平均总效率48％。 IMN：输入匹配网络。

结论

本文讨论了当电源调制与高效PA一起使用时的效率改进。应该注意的是，如果输出功率必须在很大范围内变化，那么ET优于其他架构;例如，如果基站平均功率从白天到夜晚变化10 dB，那么功率变化超出了Doherty可以舒适工作的范围，但它可以通过ET放大器来实现。 Doherty PA还具有带宽限制，而ET的变化不能跟踪确切的包络，但是即使对于减少带宽版本的ET，仍然可以在效率方面获得实质性的好处。

电源调制不仅限于多级PA的输出级漏极效率。例如，可以证明，如果可以同时调制驱动器和末级PA的漏极电源，则系统效率可以进一步提高。已经在Doherty PA以及用于改善ET PA的线性度的背景下讨论了增加栅极电源调制。最后，另一种类型的PA，称为谐波注入，其中图2中的一个PA处于A类模式而另一个PA处于二次谐波注入，已被证明可以在供电电源调制模式辅助下一系列输出范围内提供高电源效率。谐波注入PA的有趣效果是它们可以是高效和线性的，但代价是增加了低功率谐波注入电路。

部分参考文献：

[1] G. Hanington, P.-F, Chen, P. M. Asbeck, and L. E. Larson, “High- efficiency power amplifier using dynamic power-supply voltage for CDMA applications,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 47, pp. 1471–1476, Aug. 1999.

[2] N. Wang, V. Yousefzadeh, D. Maksimovic, S. Pajic, and Z. B. Popo- vic, “60% efficient 10-GHz power amplifier with dynamic drain bias control,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., pp. 1077–1081, 2004.

[3] D. Kimball, J. Jeong, C. Hsia, P. Draxler, S. Lanfranco, W. Nagy,

K. Linthicum, L. E. Larson, and P. M. Asbeck, “High-efficiency envelope-tracking W-CDMA base-station amplifier using GaN HFETs,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., pp. 3848–3856, Nov. 2006.

[4] H. Nemati, C. Fager, U. Gustavsson, R. Jos, and H. Zirath, “Char- acterization of switched mode LDMOS and GaN power amplifiers for optimal use in polar transmitter architectures,” in Proc. IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 2008, pp. 1505–1508.

[5] I. Kim, J. Kim, J. Moon, and B. Kim, “Optimized envelope shap- ing for hybrid EER transmitter of mobile WiMAX—Optimized ET operation,” IEEE Microwave Wireless Commun., vol. 19, no. 5, pp. 335–337, 2009.

[6] J. Qureshi et al., “A 90-W peak power GaN outphasing amplifier with optimum input signal conditioning,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 57, no. 8, pp. 1925–1935, Aug. 2009.

[7] J. Jeong et al., “High-efficiency WCDMA envelope tracking base- station amplifier implemented with GaAs HVHBTs,” IEEE J. Solid- State Circuits, vol. 44, no. 10, pp. 2629–2639, 2009.

[8] J. Moon, et al., “Doherty amplifier with envelope tracking for high efficiency,” in Proc. IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Anaheim, CA, 2010, pp. 1–1.

[9] C. Hsia et al., “Digitally assisted dual-switch high-efficiency en- velope amplifier for envelope-tracking base-station power ampli- fiers,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 60, no. 6, pp. 2943– 2952, Nov. 2011.

[10] M. Mercanti, A. Cidronali, S. Maurri, and G. Manes, “HEMT GaAs/GaN power amplifiers architecture with discrete dy- namic voltage bias control in envelope tracking RF transmitter for W-CDMA signals,” in Proc. IEEE Topical Conf. Power Ampli- fiers for Wireless and Radio Applications, 2011, pp. 9–12.

[11] M. van der Heijden, M. Acar, J. S. Vromans, and D. A. Calvillo- Cortes, “A 19W high-efficiency wide-band CMOS-GaN class-E Chireix RF outphasing power amplifier,” in Proc. IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 2011, pp. 1–4.

[12] J. Hoversten, S. Schafer, M. Roberg, M. Norris, D. Maksimov- ic, and Z. Popovic, “Co-design of PA, supply, and signal pro- cessing for linear supply-modulated RF transmitters,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 60, no. 6, pp. 2010–2020, June 2012.

[13] C. Yu and A. Zhu, “A single envelope modulator-based envelope- tracking structure for multiple-input and multiple-output wireless transmitters,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., pp. 3317–3327, 2012.

[14] D. Calvillo-Cortes, M. P. van der Heijden, and L. C. N. de Vreede, “A 70W package-integrated Class-E Chireix outphasing RF power amplifier,” in Proc. IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 2013, pp. 1–3.

[15] S. Schafer, M. Litchfield, A. Zai, Z. Popovíc, and C. Campbell, “X- Band MMIC GaN power amplifiers designed for high-efficiency supply-modulated transmitters,” in Proc. IEEE MTT-S Int. Micro- wave Symp. Dig., pp. 1–3, 2013.

[16] A. Zai, D. Li, S. Schafer and Z. Popovic, “High-efficiency X-Band MMIC GaN Power amplifiers with supply modulation,” in Proc. IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 2014, pp. 1–4.

（完）

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