以前的手機可以待機好幾天的時間，期間完全不須充電；現在就算手機電池的技術越來越先進，但隨著新功能出現，如更多的內部無線電和解析度更高的大型螢幕，電池壽命正以前所未有的速度縮短當中。因此工程師必須持續創新，把新技術導入手機的同時，還要減少耗電量。
射頻(RF)功率放大器(PA)是手機電力消耗主要的原因之一，而封包追蹤(Envelope Tracking, ET)是一種越來越普及的技巧，有助於優化射頻功率放大器的附加功率效率(PAE)。
放大器以峰值輸出功率運作時，功率增益會被壓縮起來，藉此達到最佳效率。就標準的寬頻分碼多工接取(WCDMA)/進階高速封包存取(HSPA+)/長程演進計畫(LTE)放大器而言，裝置以峰值輸出功率運作時，可能達到最高50%的效率。
然而，因為寬頻分碼多工接取和LTE等現代通訊標準採用已調變訊號，而且峰均值功率比(PAPR)越來越高，所以會減損大部分的效率。除此之外，PA的振幅響應受到壓縮的時候，會變得極度非線性化，所以在達到峰值功率時，輸出功率通常會被PAPR犧牲。就LTE波形而言，PAPR最高可達7或8dB，造成放大器以低於最佳值的平均輸出功率運作。
雖然有很多技巧可改善放大器的PAE，例如數位預失真(DPD)，不過ET卻迅速受到商用PA廠商的歡迎。實際上，基地台採用ET技術的歷史已超過10年，這麼做不但能提高效率，還可以降低能源散失而變成熱能所帶來的冷卻需求。
採用壓縮模式 ET優化放大器功率轉換率
ET的原理是盡可能頻繁地以壓縮模式操作放大器。只要供應電壓改變，效率峰值點和輸出功率峰值點也會跟著變化，ET技巧便是運用此原理。如果把PAE當成多個Vcc數值的輸出功率函數顯示的話，就可以觀察到一項趨勢：隨著Vcc增加，峰值效率的輸出功率就會增加。
因此ET的基本概念就是把瞬間輸出功率對映至最佳Vcc數值，藉此減少放大器花在壓縮邊緣的時間。採用固定的供應電壓時，有效的PAE比實際的PAE好很多。根據這些概念，量測人員可以建置一個簡易的查找表(LUT)，把輸出功率對映至PAE優化的Vcc數值。
雖然理論上可以透過調變Vcc訊號來優化PAE，但實際上的執行難度卻很高。把Vcc當作輸出功率的函數並加以調整時，放大器的增益就會隨著Vcc改變而不斷變化，因而增加AM-AM失真的狀況，但是只要縮小Vcc的範圍，就可以改善此情況，不過這樣一來，設計時就必須在PAE和AM-AM失真之間做出取捨。
DPD演算法可套用至基頻射頻波形，以便修正ET所引起的額外失真情況。
根據連續波形訊號的PAE結果採用的是特定波形功率P(Pout)的數值和機率密度函數(PDF)。因此即可估算已調變訊號的PAE，如下列等式所示：
E(PAE)=ΣPAE(P)P(P)out
只要把這個波形轉換成特定的平均輸出功率，就可以估計PA對此一特定調變訊號的效率。這種計算方式把PAE當成隨機變數，並且假設PAEvs.Pout量測屬於靜態量測，也就是說，其不會隨時間而變化。
實際的PAE可能會隨著時間稍微改變，因為PA會受到記憶體影響，而且溫度也會改變增益。測試案例一中，寬頻分碼多工接取調變波形的量測vs.計算PAE，Vcc是固定的，而且ET條件下所預期的PAE會假設理想的Vcc調變器。值得注意的是，預期和量測的PAE曲線非常接近，輸出功率變高時才會開始出現差異。
這樣的差異可能是放大器內部記憶體影響所造成的。比較理想ET功率供應的預期PAE和固定供應的量測PAE時，就會發現理論上ET可以在大範圍的輸出功率內達到兩倍的效率。
雖然ET可確保大量提高效率，但實際上，要優化一個參數，就得犧牲另一個系統參數，因此針對特定的輸出功率選擇最佳Vcc位準時，這種設計程序是高度重複的，而且還需要可快速穩定測試設計決策的能力。
高頻寬/充足電流成ET測試難題
ET測試讓原本就很複雜的系統變得更加複雜，因此要讓PA可成功實作ET機制，一定要小心同步化射頻基頻波形和供應電壓。一般而言，典型的ET測試系統採用射頻訊號產生器與分析器、可控制放大器的高速數位波形產生器、可供電給PA的電源供應器。
其中一個艱鉅的ET測試難題，就是功率供應波形所需的高頻寬，因為封包波形的頻寬需求通常比射頻波形的需求還高。想像一個PAE優化的Vcc波形，以及對應LTE訊號的相關功率vs.時間圖，根據頻譜分析，Vcc波形的頻寬至少是射頻波形頻寬的三倍。其中下列兩項因素造成這樣的高頻寬需求：
實際上，就20MHz LTE波形而言，Vcc波形的頻寬應該至少是60MHz。此外，套用寬頻DPD的時候，Vcc波形的寬頻需求會變成實際射頻訊號的五倍之多。
如同上個段落所討論過的，仰賴任意波形產生器(AWG)來提供高頻寬是不夠的，時間解析度也要非常出色才行。
供應電壓第二個難題就是，任意波形產生器無法供應充足的電流給放大器，電源供應器卻又沒有ET所需的頻寬。如要解決這個問題，必須使用直流(DC)來源與來自任意波形產生器的已調變Vcc訊號來驅動一個功率調變器，再由這個功率調變器來驅動放大器。
最棘手的ET測試難題，就是確保射頻訊號產生器和任意波形產生器之間的儀器同步化。根據輸入功率來選擇最佳Vcc數值，即可最大化放大器的PAE；如果無法有效同步化這些儀器，就會造成特定輸出功率的Vcc數值過低或過高。
如果Vcc波形落後於射頻的話，波形位於尖峰功率時，功率調變器便無法供應充裕的電力給裝置。如此一來，射頻輸出就會減少好幾dB，低於所需的輸出功率。
此外，緊接在波形尖峰之後，功率調變器所供應的功率會遠超過PA的需求，進一步減損效率，如果Vcc搶先在射頻之前也會發生一樣的事。因此射頻訊號產生器和任意波形產生器不只要同步化，還要能夠重複執行同步化作業。
(本文作者任職於美商國家儀器)