射频功放设计的一点小心得

玩射频功放的人都知道，射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，是研究射频功率放大器的关键。而对功率晶体管的要求，主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗等参数。为了实现有效的能量传输，天线和放大器之间需要采用阻抗匹配网络。

好了，步入正题，说一说自己在平常使用射频功放的一些小心得：

前面也说了，效率，是射频功率放大器的主要指标之一，那么现在就来说一说如何提高射频功放的效率。

提升线性度

现代数字调制技术要求放大器的线性度足够高，否则会出现互调失真从而降低信号质量。不幸的是，放大器性能最佳时，它们都已接近饱和电平，随后，它们变得非线性化，RF功率输出随输入功率增加而下降，并且开始出现显著失真。这种失真会导致相邻信道或服务的串扰。结果，设计人员通常将RF输出功率回退到一个"安全区"，以确保线性度。当他们这样做时，多个RF晶 体管是必需的，以达到给定的RF输出功率，这将增加电流消耗，并导致续航时间缩短，或在基站中会造成更高的运营成本。DPD有效地在放大器 的输入端引入了"反失真"，消除了放大器的非线性。其结果是，放大器不需要回退到最佳工作点，从而不需要更多的射频功率器件。由于放大器变得更加高效，带 来的好处是散热成本的降低和所有重要电力消耗的减少。CFR工作时，通过减小输入信号的峰均比来持续检查失真情况，这种作法降低了信号的峰值，以使信号通 过放大器时不致产生削波或失真。当DPD和CFR一起使用时，可以取得更大的增益。

异相功率放大器方法

另一个技术，是近80年前由Henri Chireix 发明并持有的专利技术，通常被称为"outphasing"(异相功率放大器，负载调制技术家族的一员)，目前被富士通、恩智浦等用于提升放大器效率。它 结合了两种非线性RF功率放大器，由不同相位的信号驱动两个放大器。因为对相位进行了控制，使得当输出信号耦合时，使用B类RF功率放大器可以实现效率增 益。谨慎的设计技术，特别是选择适当的电抗，可以将系统优化到一个特定的输出幅度，这将带来两倍的效率提升(至少理论上如此)。富士通去年宣布其已经在某个功率放大器中采用了outphasing方法，集成紧凑、低损耗的功率耦合电路，并带有一个基于DSP的相位误差校正补偿电路，相比现有 放大器普遍的65%传输时间，该放大器传输时间可以超过95%。对该设计进行测试，这种功率放大器的峰值输出可以达到100瓦;平均电效率从50%提高到 70%。输入信号被分成具有恒定幅度和相位变化的两个信号。振幅依RF功率器件设定，功率耦合电路重构源信号波形。先前，当源信号重构时，耦合精度损失需要确定相位差，阻止了该技术的商用。富士通使用的耦合器具有更短的信号路径，降低了损耗并增大了带宽。

至于功率的提高则可以采用多个辅助放大器与主放大器并联，并且每个辅助放大器被偏置为当主放大器接近饱和时顺序提供放大后的输出信号。输入信号通过信号分配器被输送到主放大器及多个辅助放大器，并且接收被主放大器及多个辅助放大器放大了的输出信号的输出端包括阻性负载R/2。被分割的信号通过90°变 压器加到主放大器，并且辅助放大器的输出通过90°变压器加到输出负载。当工作点低于 饱和时，主放大器输送功率给负载2R，并且主放大器输送给负载的电流为最大功率及放大器饱和时的一半。