射(she)(she)(she)(she)頻(pin)(pin)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放(fang)(fang)大(da)器(qi)(RF PA)是發(fa)射(she)(she)(she)(she)系(xi)(xi)統中(zhong)的(de)主要部分(fen)，其(qi)重要性不言而喻。在發(fa)射(she)(she)(she)(she)機的(de)前(qian)級(ji)電路中(zhong)，調制(zhi)振(zhen)蕩電路所產生的(de)射(she)(she)(she)(she)頻(pin)(pin)信號(hao)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)很小，需要經(jing)過一系(xi)(xi)列的(de)放(fang)(fang)大(da)（緩沖級(ji)、中(zhong)間(jian)放(fang)(fang)大(da)級(ji)、末級(ji)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放(fang)(fang)大(da)級(ji)）獲得足夠的(de)射(she)(she)(she)(she)頻(pin)(pin)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)以后，才能饋送到天線(xian)上(shang)輻射(she)(she)(she)(she)出去(qu)。為了(le)獲得足夠大(da)的(de)射(she)(she)(she)(she)頻(pin)(pin)輸出功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)，必(bi)須采用射(she)(she)(she)(she)頻(pin)(pin)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放(fang)(fang)大(da)器(qi)。在調制(zhi)器(qi)產生射(she)(she)(she)(she)頻(pin)(pin)信號(hao)后，射(she)(she)(she)(she)頻(pin)(pin)已調信號(hao)就由RF PA將(jiang)它放(fang)(fang)大(da)到足夠功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)，經(jing)匹配網絡，再由天線(xian)發(fa)射(she)(she)(she)(she)出去(qu)。

放(fang)(fang)大器(qi)的(de)(de)(de)功能(neng)(neng)，即將(jiang)輸(shu)(shu)入(ru)的(de)(de)(de)內(nei)容加以放(fang)(fang)大并輸(shu)(shu)出(chu)。輸(shu)(shu)入(ru)和輸(shu)(shu)出(chu)的(de)(de)(de)內(nei)容，我(wo)們(men)稱(cheng)之(zhi)(zhi)為(wei)“信(xin)號”，往往表示為(wei)電(dian)壓(ya)或功率。對于(yu)放(fang)(fang)大器(qi)這樣一(yi)個“系統”來說，它的(de)(de)(de)“貢(gong)獻(xian)”就是將(jiang)其所(suo)“吸收”的(de)(de)(de)東西提(ti)升一(yi)定的(de)(de)(de)水平，并向外界(jie)“輸(shu)(shu)出(chu)”。如果(guo)放(fang)(fang)大器(qi)能(neng)(neng)夠有好的(de)(de)(de)性能(neng)(neng)，那么它就可以貢(gong)獻(xian)更多，這才體現(xian)出(chu)它自(zi)(zi)身的(de)(de)(de)“價(jia)值”。如果(guo)放(fang)(fang)大器(qi)存(cun)在著一(yi)定的(de)(de)(de)問(wen)題，那么在開(kai)始工作或者(zhe)工作了一(yi)段時間之(zhi)(zhi)后，不(bu)但不(bu)能(neng)(neng)再提(ti)供任何“貢(gong)獻(xian)”，反(fan)而有可能(neng)(neng)出(chu)現(xian)一(yi)些不(bu)期(qi)然的(de)(de)(de)“震蕩(dang)”，這種“震蕩(dang)”對于(yu)外界(jie)還(huan)是放(fang)(fang)大器(qi)自(zi)(zi)身，都是災難性的(de)(de)(de)。

射(she)(she)頻(pin)功率(lv)放大(da)器的主(zhu)要(yao)技術指標是輸出功率(lv)與效率(lv)，如何提高輸出功率(lv)和效率(lv),是射(she)(she)頻(pin)功率(lv)放大(da)器設計目標的核(he)心。通常在射(she)(she)頻(pin)功率(lv)放大(da)器中，可(ke)以用(yong)LC諧(xie)振回路(lu)選出基頻(pin)或某(mou)次諧(xie)波(bo)，實現(xian)不失(shi)真放大(da)。除此之外，輸出中的諧(xie)波(bo)分量還應(ying)該盡可(ke)能地小，以避免對其他頻(pin)道產生干擾。

傳統線性功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放大(da)(da)器(qi)的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)頻率(lv)(lv)(lv)(lv)很高，但(dan)相對(dui)頻帶較窄(zhai)，射(she)頻功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放大(da)(da)器(qi)一(yi)般都采用(yong)選頻網絡(luo)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)負(fu)載(zai)回(hui)路(lu)。射(she)頻功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放大(da)(da)器(qi)可以按照電流導(dao)通(tong)角(jiao)的(de)(de)不同，分為(wei)(wei)(wei)甲（A）、乙（B）、丙（C）三(san)類(lei)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)狀態(tai)。甲類(lei)放大(da)(da)器(qi)電流的(de)(de)導(dao)通(tong)角(jiao)為(wei)(wei)(wei)360°，適用(yong)于(yu)小(xiao)信號低功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放大(da)(da)，乙類(lei)放大(da)(da)器(qi)電流的(de)(de)導(dao)通(tong)角(jiao)等于(yu)180°，丙類(lei)放大(da)(da)器(qi)電流的(de)(de)導(dao)通(tong)角(jiao)則小(xiao)于(yu)180°。乙類(lei)和丙類(lei)都適用(yong)于(yu)大(da)(da)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)狀態(tai)，丙類(lei)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)狀態(tai)的(de)(de)輸出(chu)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)和效(xiao)率(lv)(lv)(lv)(lv)是三(san)種工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)狀態(tai)中最高的(de)(de)。射(she)頻功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放大(da)(da)器(qi)大(da)(da)多工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)于(yu)丙類(lei)，但(dan)丙類(lei)放大(da)(da)器(qi)的(de)(de)電流波(bo)形失(shi)(shi)真太大(da)(da)，只(zhi)能(neng)用(yong)于(yu)采用(yong)調諧(xie)回(hui)路(lu)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)負(fu)載(zai)諧(xie)振功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放大(da)(da)。由于(yu)調諧(xie)回(hui)路(lu)具有濾波(bo)能(neng)力，回(hui)路(lu)電流與(yu)電壓仍然接近于(yu)正(zheng)弦波(bo)形，失(shi)(shi)真很小(xiao)。

開(kai)關(guan)型功率放(fang)大(da)器（Switching Mode PA,SMPA)，使(shi)電子(zi)器件工作于(yu)開(kai)關(guan)狀態，常見(jian)的有丁（D）類放(fang)大(da)器和戊（E）類放(fang)大(da)器，丁類放(fang)大(da)器的效率高于(yu)丙類放(fang)大(da)器。SMPA將有源晶體管(guan)(guan)驅動為(wei)開(kai)關(guan)模式，晶體管(guan)(guan)的工作狀態要么是開(kai)，要么是關(guan)，其電壓和電流的時(shi)域波形(xing)不存在交疊(die)現象，所以是直流功耗為(wei)零，理(li)想的效率能達(da)到100%。

放(fang)大器有不同(tong)類型，簡化之，放(fang)大器的電路可以由以下幾個部分組成：晶體管、偏(pian)置及穩定電路、輸入(ru)輸出匹配電路。

1、晶體管

晶(jing)體(ti)管(guan)有(you)很多(duo)種，包括當前還有(you)多(duo)種結構的(de)晶(jing)體(ti)管(guan)被(bei)發明(ming)出來(lai)。本質(zhi)上，晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)都是(shi)(shi)表現為(wei)一個受控(kong)的(de)電流(liu)(liu)源(yuan)或電壓源(yuan)，其(qi)(qi)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)機制是(shi)(shi)將不(bu)(bu)含(han)內容的(de)直流(liu)(liu)的(de)能量轉(zhuan)化為(wei)“有(you)用的(de)”輸(shu)(shu)出。直流(liu)(liu)能量乃是(shi)(shi)從外界(jie)獲得(de)，晶(jing)體(ti)管(guan)加以(yi)消耗，并(bing)轉(zhuan)化成(cheng)有(you)用的(de)成(cheng)分。不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)晶(jing)體(ti)管(guan)不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)“能力”，比如(ru)其(qi)(qi)承受功率的(de)能力有(you)區別，這(zhe)也是(shi)(shi)因為(wei)其(qi)(qi)能獲取的(de)直流(liu)(liu)能量的(de)能力不(bu)(bu)同(tong)(tong)所(suo)致；比如(ru)其(qi)(qi)反(fan)(fan)應速(su)度不(bu)(bu)同(tong)(tong)，這(zhe)決定(ding)它能工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)在多(duo)寬多(duo)高的(de)頻帶上；比如(ru)其(qi)(qi)面(mian)向輸(shu)(shu)入、輸(shu)(shu)出端(duan)的(de)阻抗不(bu)(bu)同(tong)(tong)，及對外的(de)反(fan)(fan)應能力不(bu)(bu)同(tong)(tong)，這(zhe)決定(ding)了給它匹配的(de)難易程度。

2、偏置電(dian)路及穩定電(dian)路

偏置和(he)穩定電(dian)路是兩種不同的電(dian)路，但因(yin)為他(ta)們往往很難區分，且設計目標(biao)趨同，所以(yi)可(ke)以(yi)放在一起討論(lun)。

晶體管(guan)的(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)需要在(zai)(zai)一定(ding)(ding)(ding)的(de)偏置條件下，我們(men)稱(cheng)之為靜態工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)點。這是晶體管(guan)立(li)足的(de)根本(ben)，是它(ta)自身(shen)的(de)“定(ding)(ding)(ding)位(wei)”。每個(ge)晶體管(guan)都給(gei)自己進行了(le)一定(ding)(ding)(ding)的(de)定(ding)(ding)(ding)位(wei)，其定(ding)(ding)(ding)位(wei)不同(tong)將決定(ding)(ding)(ding)了(le)它(ta)自身(shen)的(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)模(mo)式，在(zai)(zai)不同(tong)的(de)定(ding)(ding)(ding)位(wei)上也(ye)存在(zai)(zai)著(zhu)不同(tong)的(de)性(xing)能表現(xian)。有些(xie)定(ding)(ding)(ding)位(wei)點上起伏(fu)較小，適(shi)合(he)于(yu)(yu)小信號工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)；有些(xie)定(ding)(ding)(ding)位(wei)點上起伏(fu)較大，適(shi)合(he)于(yu)(yu)大功率輸出；有些(xie)定(ding)(ding)(ding)位(wei)點上索取(qu)較少，釋(shi)放(fang)純粹，適(shi)合(he)于(yu)(yu)低噪(zao)聲工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)；有些(xie)定(ding)(ding)(ding)位(wei)點，晶體管(guan)總是在(zai)(zai)飽和(he)和(he)截至(zhi)之間徘徊，處于(yu)(yu)開關狀態。一個(ge)恰(qia)當的(de)偏置點，是正常工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)的(de)礎。在(zai)(zai)設計(ji)寬帶(dai)功率放(fang)大器時(shi)，或工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)頻率較高時(shi)，偏置電(dian)路(lu)(lu)對(dui)電(dian)路(lu)(lu)性(xing)能影響(xiang)較大，此(ci)時(shi)應把偏置電(dian)路(lu)(lu)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)為匹配電(dian)路(lu)(lu)的(de)一部分考(kao)慮。

偏置網絡有兩大類型，無源網絡和有源網絡。無源網絡(即自偏置網絡)通常由電阻網絡組成，為晶體管提供合適的工作電壓和電流。它的主要缺陷是對晶體管的參數變化十分敏感，并且溫度穩定性較差。有源偏置網絡能改善靜態工作點的穩定性，還能提高良好的溫度穩定性，但它也存在一些問題，如增加了電路尺寸、增加了電路排版的難度以及增加了功率消耗。

穩(wen)定(ding)電(dian)路(lu)一定(ding)要(yao)在(zai)(zai)(zai)匹(pi)配(pei)電(dian)路(lu)之前，因為晶(jing)(jing)體(ti)管(guan)(guan)需要(yao)將穩(wen)定(ding)電(dian)路(lu)作為自身的(de)一部分存在(zai)(zai)(zai)，再與外(wai)界(jie)接(jie)觸。在(zai)(zai)(zai)外(wai)界(jie)看(kan)來，加上穩(wen)定(ding)電(dian)路(lu)的(de)晶(jing)(jing)體(ti)管(guan)(guan)，是一個“全新的(de)”晶(jing)(jing)體(ti)管(guan)(guan)。它做出一定(ding)的(de)“犧牲(sheng)”，獲得了穩(wen)定(ding)性。穩(wen)定(ding)電(dian)路(lu)的(de)機制能夠保證晶(jing)(jing)體(ti)管(guan)(guan)順利而(er)穩(wen)定(ding)的(de)運轉。

3、輸入輸出匹配電路

匹配電(dian)路(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是在(zai)(zai)選擇一(yi)(yi)種(zhong)接(jie)受(shou)(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)方式。對于(yu)那些想提供更(geng)(geng)大(da)增益的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)體(ti)管來說，其(qi)途徑(jing)是全盤的(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)受(shou)(shou)和輸出。這意味(wei)著通(tong)過(guo)匹配電(dian)路(lu)這一(yi)(yi)個接(jie)口，不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)體(ti)管之間溝(gou)通(tong)更(geng)(geng)加順暢(chang)，對于(yu)不(bu)同(tong)種(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)放大(da)器類型(xing)來說，匹配電(dian)路(lu)并不(bu)是只有“全盤接(jie)受(shou)(shou)”一(yi)(yi)種(zhong)設計方法。一(yi)(yi)些直(zhi)流小(xiao)、根(gen)基淺的(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)型(xing)管，更(geng)(geng)愿意在(zai)(zai)接(jie)受(shou)(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候(hou)做一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)阻擋，來獲取更(geng)(geng)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)噪(zao)聲(sheng)性能，然而不(bu)能阻擋過(guo)了頭，否則(ze)會影響其(qi)貢(gong)獻。而對于(yu)一(yi)(yi)些巨型(xing)功率管，則(ze)需要在(zai)(zai)輸出時(shi)謹小(xiao)慎(shen)微(wei)，因為他們更(geng)(geng)不(bu)穩定，同(tong)時(shi)，一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)留有助于(yu)他們發(fa)揮(hui)出更(geng)(geng)多的(de)(de)(de)(de)(de)“不(bu)扭曲的(de)(de)(de)(de)(de)”能量。

典型的阻抗匹配網絡有L匹配、π形匹配和T形匹配。其中L匹配，其特點就是結構簡單且只有兩個自由度L和C。一旦確定了阻抗變換比率和諧振頻率，網絡的Q值（帶寬）也就確定了。π形匹配網絡的一個優點就是不管什么樣的寄生電容，只要連接到它，都可以被吸到網絡中，這也導致了π形匹配網絡的普遍應用，因為在很多的實際情況中，占支配地位的寄生元件是電容。T形匹配，當電源端和負載端的寄生參數主要呈電感性質時，可用T形匹配來把這些寄生參數吸收入網絡。

確(que)保射頻PA穩定的(de)實(shi)現(xian)方式

每一(yi)個晶體管(guan)都(dou)是潛在(zai)不穩(wen)定的。好的穩(wen)定電(dian)路能(neng)夠和晶體管(guan)融合在(zai)一(yi)起，形成一(yi)種“可(ke)持續工作”的模式。穩(wen)定電(dian)路的實現方式可(ke)劃(hua)分(fen)為兩(liang)種：窄帶(dai)的和寬帶(dai)的。

窄(zhai)帶(dai)的(de)穩(wen)定(ding)(ding)電(dian)路(lu)是進行(xing)一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)的(de)增益消耗。這種穩(wen)定(ding)(ding)電(dian)路(lu)是通過增加一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)的(de)消耗電(dian)路(lu)和選擇(ze)性電(dian)路(lu)實(shi)現(xian)的(de)。這種電(dian)路(lu)使(shi)得晶體(ti)管只能在很小的(de)一(yi)(yi)(yi)個頻(pin)率范圍(wei)內貢獻。另外一(yi)(yi)(yi)種寬帶(dai)的(de)穩(wen)定(ding)(ding)是引(yin)入負反饋。這種電(dian)路(lu)可以在一(yi)(yi)(yi)個很寬的(de)范圍(wei)內工作(zuo)。

不(bu)穩定(ding)的(de)根源是正反饋(kui)，窄帶穩定(ding)思路是遏制(zhi)一部分正反饋(kui)，當然，這也同時抑制(zhi)了(le)貢獻。而負(fu)反饋(kui)做得好(hao)，還有產生很(hen)多(duo)額外(wai)(wai)的(de)令人欣喜的(de)優(you)點。比如，負(fu)反饋(kui)可能會使(shi)晶體管免于匹(pi)配，既不(bu)需要(yao)匹(pi)配就可以與外(wai)(wai)界很(hen)好(hao)的(de)接洽了(le)。另外(wai)(wai)，負(fu)反饋(kui)的(de)引(yin)入會提升晶體管的(de)線性(xing)性(xing)能。

射頻PA的效率(lv)提(ti)升技術(shu)

晶體管(guan)的(de)效率都有一個理(li)論上的(de)極(ji)限。這(zhe)個極(ji)限隨偏(pian)置(zhi)點（靜態工(gong)作(zuo)點）的(de)選(xuan)擇不(bu)(bu)同而不(bu)(bu)同。另外，外圍(wei)電(dian)路設(she)計得(de)不(bu)(bu)好，也會大大降低(di)其效率。目前工(gong)程師們對(dui)于(yu)效率提升的(de)辦法不(bu)(bu)多(duo)。這(zhe)里僅講兩種：包絡(luo)跟(gen)蹤(zong)技(ji)術(shu)與Doherty技(ji)術(shu)。

包(bao)絡(luo)跟蹤(zong)技術的實質是：將輸入分離為兩種：相位和(he)包(bao)絡(luo)，再由不同的放(fang)大電路來分別放(fang)大。這樣，兩個放(fang)大器之間可以(yi)專注的負責其各自(zi)的部分，二者配合可以(yi)達到更高的效率(lv)利用(yong)的目標(biao)。

Doherty技術的(de)(de)(de)實(shi)質是：采用兩只同類的(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan)，在(zai)小輸入(ru)時(shi)僅一(yi)個工(gong)作(zuo)(zuo)，且工(gong)作(zuo)(zuo)在(zai)高效狀態(tai)(tai)。如果(guo)輸入(ru)增大，則兩個晶(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan)同時(shi)工(gong)作(zuo)(zuo)。這(zhe)種方法實(shi)現(xian)的(de)(de)(de)基礎(chu)是二只晶(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan)要配合默契(qi)。一(yi)種晶(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)狀態(tai)(tai)會直接的(de)(de)(de)決定(ding)了另一(yi)支(zhi)的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)效率(lv)。

射頻PA面臨的測試挑戰

功率放大器是(shi)無線(xian)通(tong)信(xin)系(xi)統中(zhong)非(fei)常(chang)重要的(de)組件，但他們本身是(shi)非(fei)線(xian)性的(de)，因而會導(dao)致(zhi)頻(pin)譜增(zeng)生現象而干擾到(dao)鄰近通(tong)道，而且可能違反法令強(qiang)制規定(ding)的(de)帶(dai)外(wai)（out-of-band）放射(she)標準。這(zhe)個特性甚至會造成帶(dai)內失(shi)真，使(shi)得(de)通(tong)信(xin)系(xi)統的(de)誤碼率（BER）增(zeng)加、數據傳輸速率降低(di)。

在(zai)峰值平均功(gong)率(lv)比（PAPR）下(xia)，新的(de)OFDM傳輸格式會有更多偶(ou)發的(de)峰值功(gong)率(lv)，使得PA不易被(bei)分割。這(zhe)將降低(di)(di)頻譜屏蔽相符(fu)性，并擴大整個波(bo)形的(de)EVM及(ji)增加(jia)BER。為(wei)了(le)解決這(zhe)個問(wen)題(ti)，設計工程師(shi)通常會刻意(yi)降低(di)(di)PA的(de)操作功(gong)率(lv)。很可惜(xi)的(de)，這(zhe)是(shi)非常沒(mei)有效率(lv)的(de)方法，因(yin)為(wei)PA降低(di)(di)10%的(de)操作功(gong)率(lv)，會損失掉90%的(de)DC功(gong)率(lv)。

現(xian)今大部(bu)分的(de)RF PA皆支持多種(zhong)模式、頻率范圍及(ji)(ji)調制模式，使得測試項(xiang)目變得更多。數以千計(ji)的(de)測試項(xiang)目已(yi)不稀奇。波(bo)峰(feng)因子消減（CFR）、數字預失真（DPD）及(ji)(ji)包絡跟蹤（ET）等新(xin)技術(shu)的(de)運(yun)用，有助于將PA效能及(ji)(ji)功率效率優化，但這些(xie)技術(shu)只會使得測試更加(jia)復雜，而(er)且大幅延長設計(ji)及(ji)(ji)測試時間。增(zeng)加(jia)RF PA的(de)帶寬，將導致DPD測量所(suo)需的(de)帶寬增(zeng)加(jia)5倍（可能超過1 GHz），造(zao)成測試復雜性進一步(bu)升高。

依趨勢來看，為了增加效率，RF PA組件及前端模塊（FEM）將更緊密整合，而單一FEM則將支持更廣泛的頻段及調制模式。將包絡跟蹤電源供應器或調制器整合入FEM，可有效地減少移動設備內部的整體空間需求。為了支持更大的操作頻率范圍而大量增加濾波器/雙工器插槽，會使得移動設備的復雜度和測試項目的數量節節攀升。

半導(dao)體(ti)(ti)材料的變遷(qian)：

Ge(鍺(zang))、Si(硅)→→→GaAs(砷化鎵(jia))、InP(磷(lin)化銦)→→→SiC(碳(tan)化硅)、GaN(氮(dan)化鎵(jia))、SiGe(鍺(zang)化硅)、SOI(絕緣層(ceng)上覆硅) →→→碳(tan)納米管(CNT) →→→石墨烯(Graphene)。

目前功率放(fang)大器的(de)主流工藝(yi)依然是GaAs工藝(yi)。另外(wai)，GaAs HBT，砷(shen)化鎵(jia)異(yi)質(zhi)結(jie)雙極晶體(ti)管。其中(zhong)HBT（heterojunction bipolar transistor，異(yi)質(zhi)結(jie)雙極晶體(ti)管）是一種(zhong)由砷(shen)化鎵(jia)(GaAs)層(ceng)和鋁鎵(jia)砷(shen)(AlGaAs)層(ceng)構成的(de)雙極晶體(ti)管。

CMOS工藝(yi)雖然已經比(bi)較(jiao)(jiao)成(cheng)(cheng)熟，但Si CMOS功率(lv)放大器(qi)的(de)(de)(de)應用并不(bu)廣泛。成(cheng)(cheng)本方(fang)(fang)面(mian)，CMOS工藝(yi)的(de)(de)(de)硅晶圓(yuan)雖然比(bi)較(jiao)(jiao)便宜，但CMOS功放版圖面(mian)積比(bi)較(jiao)(jiao)大，再(zai)加(jia)上CMOS PA復雜的(de)(de)(de)設計(ji)所(suo)投(tou)入的(de)(de)(de)研發成(cheng)(cheng)本較(jiao)(jiao)高，使(shi)得CMOS功放整體(ti)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)本優勢并不(bu)那么明顯。性(xing)能方(fang)(fang)面(mian)，CMOS功率(lv)放大器(qi)在線(xian)性(xing)度，輸出功率(lv)，效率(lv)等方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)(de)性(xing)能較(jiao)(jiao)差，再(zai)加(jia)上CMOS工藝(yi)固有的(de)(de)(de)缺點:膝點電壓較(jiao)(jiao)高、擊穿電壓較(jiao)(jiao)低、CMOS工藝(yi)基(ji)片襯(chen)底的(de)(de)(de)電阻(zu)率(lv)較(jiao)(jiao)低。

碳納米管(CNT)由于具有物理尺寸小、電子遷移率高，電流密度大和本征電容低等特點，人們認為是納米電子器件的理想材料。

零禁帶半導體(ti)材(cai)料(liao)石(shi)墨烯，因為具有(you)很高的電子遷移速率、納米數量級的物理尺寸(cun)、優(you)秀的電性能(neng)以及(ji)機械(xie)性能(neng)，必將(jiang)成為下一代射(she)頻芯片的熱門材(cai)料(liao)。

射頻PA的線性化技術

射頻功率(lv)(lv)放大器的非線性失(shi)(shi)真會使其(qi)產生(sheng)(sheng)新的頻率(lv)(lv)分量，如對于二(er)階失(shi)(shi)真會產生(sheng)(sheng)二(er)次諧波(bo)和雙音(yin)拍頻，對于三(san)階失(shi)(shi)真會產生(sheng)(sheng)三(san)次諧波(bo)和多音(yin)拍頻。這些新的頻率(lv)(lv)分量如落在(zai)通帶(dai)內，將(jiang)會對發射的信號(hao)造成直接干擾(rao)，如果落在(zai)通帶(dai)外將(jiang)會干擾(rao)其(qi)他(ta)頻道的信號(hao)。為此要對射頻功率(lv)(lv)放大器的進行線性化處(chu)理，這樣可(ke)以較好地解決信號(hao)的頻譜再(zai)生(sheng)(sheng)問題。

射頻功(gong)(gong)放(fang)基(ji)本線(xian)性(xing)(xing)化技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)原理與(yu)方法(fa)不外乎(hu)是以輸入RF信(xin)號(hao)包絡的(de)(de)(de)振幅(fu)和(he)相位(wei)作為參考，與(yu)輸出信(xin)號(hao)比(bi)較，進(jin)而產生(sheng)適當的(de)(de)(de)校正。目前己經提出并(bing)得到(dao)廣泛應(ying)用的(de)(de)(de)功(gong)(gong)率放(fang)大(da)器線(xian)性(xing)(xing)化技術(shu)(shu)包括(kuo)，功(gong)(gong)率回退(tui)，負(fu)反饋(kui)(kui)，前饋(kui)(kui)，預失(shi)真(zhen)(zhen)，包絡消除(chu)與(yu)恢(hui)復(EER)，利用非線(xian)性(xing)(xing)元件進(jin)行線(xian)性(xing)(xing)放(fang)大(da)(LINC) 。較復雜(za)的(de)(de)(de)線(xian)性(xing)(xing)化技術(shu)(shu)，如(ru)前饋(kui)(kui)，預失(shi)真(zhen)(zhen)，包絡消除(chu)與(yu)恢(hui)復，使用非線(xian)性(xing)(xing)元件進(jin)行線(xian)性(xing)(xing)放(fang)大(da)，它(ta)們對(dui)放(fang)大(da)器線(xian)性(xing)(xing)度(du)的(de)(de)(de)改善效果比(bi)較好。而實現比(bi)較容易(yi)的(de)(de)(de)線(xian)性(xing)(xing)化技術(shu)(shu)，比(bi)如(ru)功(gong)(gong)率回退(tui)，負(fu)反饋(kui)(kui)，這幾個技術(shu)(shu)對(dui)線(xian)性(xing)(xing)度(du)的(de)(de)(de)改善就比(bi)較有限。

1、功率回退

這是最常用的(de)方法(fa)，即選用功率較大的(de)管(guan)子作小(xiao)功率管(guan)使用，實際上是以犧牲直流功耗(hao)來提高(gao)功放的(de)線性度。

功(gong)率(lv)(lv)回(hui)(hui)退法就是把功(gong)率(lv)(lv)放大(da)(da)器的(de)(de)輸(shu)入功(gong)率(lv)(lv)從1dB壓縮(suo)點(放大(da)(da)器有一(yi)個線性動(dong)態范(fan)(fan)圍，在這個范(fan)(fan)圍內，放大(da)(da)器的(de)(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)(lv)隨(sui)輸(shu)入功(gong)率(lv)(lv)線性增(zeng)(zeng)加。隨(sui)著(zhu)輸(shu)入功(gong)率(lv)(lv)的(de)(de)繼(ji)續增(zeng)(zeng)大(da)(da)，放大(da)(da)器漸漸進入飽和(he)區(qu)，功(gong)率(lv)(lv)增(zeng)(zeng)益開始下(xia)降(jiang)，通常把增(zeng)(zeng)益下(xia)降(jiang)到比線性增(zeng)(zeng)益低1dB時的(de)(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)(lv)值定義為輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)(lv)的(de)(de)1dB壓縮(suo)點，用P1dB表示。)向后回(hui)(hui)退6-10個分貝(bei)，工作(zuo)在遠小于(yu)1dB壓縮(suo)點的(de)(de)電平上，使功(gong)率(lv)(lv)放大(da)(da)器遠離飽和(he)區(qu)，進入線性工作(zuo)區(qu)，從而(er)改善(shan)功(gong)率(lv)(lv)放大(da)(da)器的(de)(de)三(san)階交調(diao)系數。一(yi)般情(qing)況(kuang)，當基波功(gong)率(lv)(lv)降(jiang)低1dB時，三(san)階交調(diao)失真改善(shan)2dB。

功率(lv)回(hui)退(tui)(tui)法簡單(dan)且易實現，不(bu)需要(yao)增加任何附(fu)加設(she)備，是改善(shan)放(fang)大(da)器線(xian)性度行之有(you)效(xiao)的(de)方法，缺點是效(xiao)率(lv)大(da)為降低。另外，當功率(lv)回(hui)退(tui)(tui)到一定程度，當三階交調制(zhi)達(da)到-50dBc以下(xia)時，繼(ji)續回(hui)退(tui)(tui)將(jiang)不(bu)再改善(shan)放(fang)大(da)器的(de)線(xian)性度。因此(ci)，在線(xian)性度要(yao)求很高的(de)場(chang)合，完(wan)全靠功率(lv)回(hui)退(tui)(tui)是不(bu)夠的(de)。

2、預(yu)失真

預失真就是在功率放(fang)大器前(qian)增(zeng)加一個非線性(xing)電路用以補償功率放(fang)大器的非線性(xing)失真。

預失真線性化技術，它的優點在于不存在穩定性問題，有更寬的信號頻帶，能夠處理含多載波的信號。預失真技術成本較低，由幾個仔細選取的元件封裝成單一模塊，連在信號源與功放之間，就構成預失真線性功放。手持移動臺中的功放已采用了預失真技術，它僅用少量的元件就降低了互調產物幾dB，但卻是很關鍵的幾dB。

預(yu)失真(zhen)(zhen)技術(shu)分為RF預(yu)失真(zhen)(zhen)和數(shu)字基帶(dai)預(yu)失真(zhen)(zhen)兩種基本類(lei)型。RF預(yu)失真(zhen)(zhen)一般采(cai)用模擬電路(lu)來(lai)實(shi)現，具有電路(lu)結構簡單、成本低、易于(yu)高(gao)頻(pin)、寬帶(dai)應(ying)用等優(you)點，缺(que)點是頻(pin)譜(pu)再生分量改善較少、高(gao)階頻(pin)譜(pu)分量抵消較困難(nan)。

數(shu)字基帶預(yu)(yu)失真由于(yu)工(gong)作頻(pin)率低，可(ke)以用數(shu)字電路實現，適(shi)應(ying)性(xing)強，而(er)(er)且(qie)可(ke)以通過增加采樣(yang)頻(pin)率和增大量化(hua)階數(shu)的(de)(de)辦法來(lai)抵(di)消高階互(hu)(hu)調(diao)失真，是一種(zhong)很有發展(zhan)前途的(de)(de)方法。這種(zhong)預(yu)(yu)失真器由一個(ge)矢量增益調(diao)節(jie)器組(zu)成，根據查(cha)找(zhao)表(biao)(LUT)的(de)(de)內容來(lai)控制(zhi)輸(shu)(shu)入(ru)信號(hao)的(de)(de)幅度(du)和相(xiang)(xiang)位，預(yu)(yu)失真的(de)(de)大小由查(cha)找(zhao)表(biao)的(de)(de)輸(shu)(shu)入(ru)來(lai)控制(zhi)。矢量增益調(diao)節(jie)器一旦被優化(hua)，將提(ti)供一個(ge)與功(gong)(gong)放(fang)相(xiang)(xiang)反(fan)的(de)(de)非(fei)線性(xing)特(te)性(xing)。理想情況(kuang)下，這時(shi)輸(shu)(shu)出的(de)(de)互(hu)(hu)調(diao)產物應(ying)該與雙音(yin)信號(hao)通過功(gong)(gong)放(fang)的(de)(de)輸(shu)(shu)出幅度(du)相(xiang)(xiang)等而(er)(er)相(xiang)(xiang)位相(xiang)(xiang)反(fan)，即自(zi)適(shi)應(ying)調(diao)節(jie)模塊(kuai)就是要調(diao)節(jie)查(cha)找(zhao)表(biao)的(de)(de)輸(shu)(shu)入(ru)，從而(er)(er)使輸(shu)(shu)入(ru)信號(hao)與功(gong)(gong)放(fang)輸(shu)(shu)出信號(hao)的(de)(de)差(cha)別最小。注意到輸(shu)(shu)入(ru)信號(hao)的(de)(de)包(bao)絡(luo)也(ye)是查(cha)找(zhao)表(biao)的(de)(de)一個(ge)輸(shu)(shu)入(ru)，反(fan)饋路徑來(lai)取樣(yang)功(gong)(gong)放(fang)的(de)(de)失真輸(shu)(shu)出，然后經過A/D變換(huan)送入(ru)自(zi)適(shi)應(ying)調(diao)節(jie)DSP中，進(jin)而(er)(er)來(lai)更(geng)新(xin)查(cha)找(zhao)表(biao)。

3、前饋

前饋(kui)技術起源于(yu)"反(fan)饋(kui)"，應該說它并不是(shi)什么新(xin)技術，早在二三十年代就由美國貝爾實驗室提出來(lai)的。除(chu)了校(xiao)準(反(fan)饋(kui))是(shi)加于(yu)輸出之外，概(gai)念(nian)上(shang)完全是(shi)"反(fan)饋(kui)"。

前饋線(xian)(xian)性(xing)(xing)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)通(tong)過(guo)耦(ou)合(he)器(qi)(qi)、衰減(jian)器(qi)(qi)、合(he)成(cheng)器(qi)(qi)、延時線(xian)(xian)、功(gong)(gong)分(fen)器(qi)(qi)等組成(cheng)兩(liang)(liang)個(ge)環路(lu)(lu)(lu)(lu)。射頻信號(hao)(hao)(hao)輸入后(hou)，經功(gong)(gong)分(fen)器(qi)(qi)分(fen)成(cheng)兩(liang)(liang)路(lu)(lu)(lu)(lu)。一路(lu)(lu)(lu)(lu)進入主(zhu)功(gong)(gong)率放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)，由于其(qi)非線(xian)(xian)性(xing)(xing)失真，輸出(chu)端除(chu)了(le)(le)有需(xu)要放(fang)大(da)(da)的(de)(de)主(zhu)頻信號(hao)(hao)(hao)外，還有三階交(jiao)調干擾(rao)。從主(zhu)功(gong)(gong)放(fang)的(de)(de)輸出(chu)中耦(ou)合(he)一部分(fen)信號(hao)(hao)(hao)，通(tong)過(guo)環路(lu)(lu)(lu)(lu)1抵消(xiao)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)的(de)(de)主(zhu)載頻信號(hao)(hao)(hao)，使(shi)其(qi)只剩下反相的(de)(de)三階交(jiao)調分(fen)量。三階交(jiao)調分(fen)量經輔助放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)放(fang)大(da)(da)后(hou)，通(tong)過(guo)環路(lu)(lu)(lu)(lu)2抵消(xiao)主(zhu)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)非線(xian)(xian)性(xing)(xing)產生的(de)(de)交(jiao)調分(fen)量，從而了(le)(le)改善(shan)功(gong)(gong)放(fang)的(de)(de)線(xian)(xian)性(xing)(xing)度。

前饋(kui)技術既提(ti)供了較(jiao)高校(xiao)準(zhun)(zhun)精度(du)的(de)優點，又沒有不穩定和帶寬受限的(de)缺點。當然，這(zhe)(zhe)些優點是用高成本(ben)換來(lai)的(de)，由于在輸(shu)出(chu)校(xiao)準(zhun)(zhun)，功(gong)率(lv)電(dian)平較(jiao)大(da)，校(xiao)準(zhun)(zhun)信號需放大(da)到較(jiao)高的(de)功(gong)率(lv)電(dian)平，這(zhe)(zhe)就需要(yao)(yao)額外的(de)輔助放大(da)器，而且要(yao)(yao)求這(zhe)(zhe)個輔助放大(da)器本(ben)身的(de)失真(zhen)特性(xing)應(ying)處在前饋(kui)系統(tong)的(de)指(zhi)標(biao)之上。

前饋功放的抵消要求是很高的，需獲得幅度、相位和時延的匹配，如果出現功率變化、溫度變化及器件老化等均會造成抵消失靈。為此，在系統中考慮自適應抵消技術，使抵消能夠跟得上內外環境的變化。