影響射頻功率放大器的指標(biāo)

1996 年，摩托羅拉設(shè)計(jì)出第一個(gè)基于硅工藝的集成功率放大電路，而目前一般采用的是 GaAs 和雙極工藝，其中應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的是 GaAs。功率放大器目前多應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域、音頻驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域等。

射頻功率放大器(RF Power Amplifier, RF PA) 可將射頻小功率信號轉(zhuǎn)變成大功率信號，即通過將小的射頻信號放大而產(chǎn)生較大的輸出功率。射頻功率放大器的一些基本應(yīng)用包括驅(qū)動(dòng)另一個(gè)高功率的信號源，驅(qū)動(dòng)發(fā)射天線或者作為微波腔諧振器的激勵(lì)。其中，驅(qū)動(dòng)天線負(fù)載是最常見的應(yīng)用。

根據(jù)器件導(dǎo)通角不同，射頻功率放大器分為A類、B類、AB 類和C 類。典型的射頻A類功率放大器電路如圖 2-49 所示。射頻功率放大器電路通常由輸入匹配、功率放大、直流偏置和輸出阻抗匹配等幾部分組成，從而可以在電源電壓不變的情況下擴(kuò)大輸出范圍。為了擴(kuò)大電路的輸出范圍，通常用一個(gè)大電感代替（稱為頻率阻塞）負(fù)載。為了降低輸出晶體管的峰值電壓、提高效率，會(huì)在放大器和輸出負(fù)載之間插入一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)，降低負(fù)載電阻，從而在更低的輸出擺幅下傳輸規(guī)定的功率。

影響射頻功率放大器的指標(biāo)如下。

(1）輸出功率。

（2）效率：漏極效率和功率附加效率 (Power-Added Efficiency, PAE)。

（3） 功率增益。

(4）線性度：1dB 壓縮點(diǎn)、三階交調(diào)點(diǎn)和相鄰信道功率比等。

其中線性度和PAE 成為目前的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。在高效率的射頻放大器中，為提高線性度采用的技術(shù)主要包括前饋，預(yù)失真，功率回退、包絡(luò)消除與再生技術(shù)(Envelope Elimination Recovery，EER)，使用非線性組件的線性化技術(shù)（Linear Amplification using Non- linear Components, LINC)，以及采用 Doherty結(jié)構(gòu)。

依據(jù)主要考慮的性能指標(biāo)，如線性工作還是恒包絡(luò)工作，可以將功率放大器分為線性功率放大器和開關(guān)模式功率放大器。線性功率放大器（A類、B類、AB 類和C類） 具有較高的線性度，但效率較低，在實(shí)際中應(yīng)用較廣泛。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式不同，工作在開關(guān)模式下的功率放大器通常分為D類、E類和F類。各類功率放大器性能的比較見表 2-22。

隨著亞微米、深亞微米技術(shù)的發(fā)展，CMOS 器件的特征頻率得到大幅度提高，CMOS 工藝的射頻功率放大器將得到更廣泛的運(yùn)用。

審核編輯：劉清