智慧型手機內建的無線技術越來越多，且不斷朝向更高傳輸速率發展，造成手機耗電率不斷提高；因此半導體廠已開始利用封包追蹤技術，改善功率放大器效率，從而延長電池使用壽命。
當今的智慧型手機及高階行動裝置均使用寬頻及複雜的訊號調變格式，以提高資料傳輸速率，並普遍使用功率放大器提升發射調變訊號的功率。由於功率放大器為行動裝置射頻(RF)端能源消耗與產生熱量的主要根源，對該裝置整體性能關係重大。
傳統上，功率放大器在接近飽和時，是指接近其額定輸出功率時，運作效率最高，這一論點對於支援最新調變格式的裝置已不適用，新的調變格式特色為峰值對均值比(Peak-to-average Ratio)極高，要避免削除訊號峰頂，功率放大器必須運作在「退縮(Back-off)」的或較低的平均輸出功率位準，這會使放大器效率降低，從而縮短行動裝置的電池使用時間。
封包追蹤技術提升功率放大器能效
封包追蹤是改善功率放大器性能與效率的一項新技術，可控制功率放大器的電源，使其成為訊號振幅的函數；在近代功率放大器中，用這種技術切換高-低功率運作以取代定電壓供電。如圖1所示，封包追蹤系統能動態調整功率放大器的供應電壓，使其追蹤RF輸入訊號封包的振幅，當輸入訊號封包變大時，便提升供應電壓；輸入訊號封變小時，則降低供應電壓，如此這般，放大器能在運作範圍的絕大部分，接近其最佳效率點，功率放大器的這些新增效率，直接增添行動裝置的電池使用時間。
 |
| 圖1 封包追蹤技術藉由追蹤RF輸入訊號的波封，動態調整功率放大器可變輸入電壓，以提高放大器的性能。 |
要達成這些性能改善並非易事，而功率放大器的封包追蹤系統的設計必須謹慎為之，並須經完整測試。圖2顯示典型的系統設計，封包檢波器追蹤IQ波形振幅而產生封包，並利用塑形表(Shaping Table)以決定供應給功率放大器的電壓，隨即將成形的封包，送到封包追蹤電源供應器，由電源供應器調變Vcc，使偏壓電壓(Bias Voltage)追蹤RF輸入波形的變化。最後，功率放大器輸出經放大的RF訊號。
 |
| 圖2 基本封包追蹤系統方塊圖 |
可將封包追蹤功率放大器視為一個3端子主動裝置，該裝置需要低雜訊高頻寬的電源供應器，通常以開關模式與線性模式的混合方式操作。其次，必須設計並最佳化一條定形曲線或一張塑形表格，此處理程序需要許多複雜步驟，且極度耗時。
封包追蹤測試不容馬虎
執行封包追蹤系統時，所有系統元件都須經評估與定性，須檢測封包追蹤系統與不匹配天線間互動，使封包與RF訊號至少同步到1奈秒(Nanosecond)，以防止鄰近對稱頻道的漏波比，測定線性度以供評估系統整體性能。其他考量包括檢查會造成功率放大器輸出過度失真的群組延遲漣波，以及檢查是否會在電源線上產生寄生雜訊，因這種雜訊會影響輸出訊號。
欲測試這種複雜系統，功率放大器設計工程師須使用相當精密複雜的工具，且須包含以下特性：
目前已有測試廠商，可提供封包追蹤設計的模擬工具與測試流程，以及量測軟體與測試設備；透過剖析功率放大器設計與定性所牽涉的複雜性，這些解決方案有助於讓智慧型手機的電源使用更佳、更有效率。
(本文作者任職於是德科技)