問題引入
深夜刷視頻突然卡頓？5G基站“偷懶”背后竟是能耗超標！隨著5G網絡鋪開，基站耗電量激增已成行業痛點——復雜調制信號讓功率放大器（PA）長期處于“高負荷低效率”狀態，就像汽車在堵車路段頻繁啟停，油耗飆升卻跑不出速度。如何讓這個“電老虎”在信號強弱變化時都保持高效，成為全球通信界十年未解的難題。

研究背景
江蘇大學倪忠鵬、夏靜團隊在《信息與電子工程前沿》發表最新成果，創新設計出寬頻對稱大回退范圍多赫蒂功率放大器（DPA）。傳統DPA雖能提升效率，卻像“單車道高速路”只能在特定頻率和6dB功率回退下高效運作（相當于車速從120km/h降至60km/h時仍省油）。一旦5G信號波動超出這個范圍，效率就會斷崖式下跌，導致基站40%的能耗白白浪費。

方法創新
研究團隊祭出兩大“黑科技”：

  1. 阻抗-相位混合優化：給電路裝上“智能導航”，通過實時匹配阻抗（信號通行阻力）和相位（信號節奏），就像在交叉路口設置動態紅綠燈，讓強弱信號都能找到最優路徑；
  2. 碎片型結構設計：打破傳統電路的“方正格局”，采用可自由拼接的微帶線碎片（類似樂高積木），在1.7-2.5GHz頻段內將相位離散度降低70%。實驗顯示，這種“柔性電路”使9dB回退時的效率波動從10%壓縮至5%，相當于讓汽車在20-120km/h全速域保持省油狀態。

實驗驗證
在28V電壓、1.7-2.5GHz真實場景測試中，新型DPA交出驚艷成績單：

  • 能耗效率：9dB回退時效率達45%-55%，比傳統設計提升30%，相當于基站年省電45%；
  • 帶寬擴展：工作帶寬擴展至38%，覆蓋5G主流頻段，比同類產品多“吞下”20%信號；
  • 實戰表現：搭載20MHz LTE信號時，鄰道泄漏比（ACLR）突破-50dBc大關，滿足5G基站嚴苛的線性度要求。

研究還發現，采用碎片型結構后，電路的“信號擁堵指數”（IER分布范圍）從-j115Ω收緊至-j30Ω，效率波動堪比專業級穩壓電源。

結論展望
“這相當于給5G基站裝了‘變頻空調’?！闭撐耐ㄓ嵶髡呦撵o比喻道。該技術已在中興通訊試點，預計2025年規?；逃?。但挑戰猶存——碎片型結構帶來216種電路組合可能性，設計復雜度呈指數級上升。團隊透露，下一步將引入AI算法實現“電路自動拼裝”，目標在2026年前將設計周期從3個月壓縮至7天。

來源: 信息與電子工程前沿FITEE