影响射频功率放大器的指标

1996 年,摩托罗拉设计出第一个基于硅工艺的集成功率放大电路,而目前一般采用的是 gaas 和双极工艺,其中应用最广泛、技术最成熟的是 gaas。功率放大器目前多应用于无线通信领域、音频驱动领域等。
射频功率放大器(rf power amplifier, rf pa) 可将射频小功率信号转变成大功率信号,即通过将小的射频信号放大而产生较大的输出功率。射频功率放大器的一些基本应用包括驱动另一个高功率的信号源,驱动发射天线或者作为微波腔谐振器的激励。其中,驱动天线负载是最常见的应用。
根据器件导通角不同,射频功率放大器分为a类、b类、ab 类和c 类。典型的射频a类功率放大器电路如图 2-49 所示。射频功率放大器电路通常由输入匹配、功率放大、直流偏置和输出阻抗匹配等几部分组成,从而可以在电源电压不变的情况下扩大输出范围。为了扩大电路的输出范围,通常用一个大电感代替(称为频率阻塞)负载。为了降低输出晶体管的峰值电压、提高效率,会在放大器和输出负载之间插入一个匹配网络,降低负载电阻,从而在更低的输出摆幅下传输规定的功率。
影响射频功率放大器的指标如下。
  (1)输出功率。
(2)效率:漏极效率和功率附加效率 (power-added efficiency, pae)。
(3) 功率增益。
   (4)线性度:1db 压缩点、三阶交调点和相邻信道功率比等。
其中线性度和pae 成为目前的关键技术指标。在高效率的射频放大器中,为提高线性度采用的技术主要包括前馈,预失真,功率回退、包络消除与再生技术(envelope elimination recovery,eer),使用非线性组件的线性化技术(linear amplification using non- linear components, linc),以及采用 doherty结构。
依据主要考虑的性能指标,如线性工作还是恒包络工作,可以将功率放大器分为线性功率放大器和开关模式功率放大器。线性功率放大器(a类、b类、ab 类和c类) 具有较高的线性度,但效率较低,在实际中应用较广泛。根据实现方式不同,工作在开关模式下的功率放大器通常分为d类、e类和f类。各类功率放大器性能的比较见表 2-22。
随着亚微米、深亚微米技术的发展,cmos 器件的特征频率得到大幅度提高,cmos 工艺的射频功率放大器将得到更广泛的运用。


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