江苏
射频功率放大器是无线发射链路中的关键器件，它直接决定了系统能否把基带信号以足够的功率辐射出去。而效率与线性度是功率放大器的重要指标，在实际应用中，应当如何选型与权衡呢。今天我们一起来说说。
一、效率与线性度
线性度描述的是功率放大器对输入信号的忠实放大能力。理想情况下，输入信号增大多少倍，输出就等比例增大多少倍。但实际放大器有饱和极限，当信号幅度接近这个极限时，增益开始压缩，三阶交调产物也会随之升高。对于采用QAM、OFDM等调制方式的现代通信系统，信号幅度起伏很大，线性度不足会导致频谱再生，邻道干扰超标，误码率跟着上去。
功率附加效率（PAE）衡量的是直流电能转化为有用射频功率的比例。PAE越高，同样的射频输出功率下整机耗电越少，发热量也越低，对散热设计和便携设备的续航都有直接好处。放大器的物理特性决定了它越靠近饱和区工作，效率越高，但线性度会同步恶化。所以在同一个器件上，效率和线性度总是此消彼长的关系。
中等功率放大器，P1dB 1 W， 2 GHz - 18 GHz，SMA，增益 30 dB，IP3 37 dBm
二、选型时考量因素
1）明确系统用的是什么调制方式。窄带恒包络调制（比如FM、GMSK）对线性度要求相对宽松，因为信号幅度基本不变，放大器可以推得更靠近饱和点，效率自然就上去了。宽带多载波通信（比如4G LTE、5G NR）用的是高峰均比信号，线性度必须优先保证，哪怕效率低一些也得让出来。
2）输出功率等级和频段范围。高频段器件本身的效率就比低频段低，如果系统又要求高线性度，那实际可用的效率空间会更窄。另外还要考虑系统对功耗的容忍度——基站功放可以配大功率散热片甚至风扇，手持设备和物联网终端就没有这个条件，效率指标在这里的权重会明显加大。
3）看线性度补偿手段的可获得性。数字预失真（DPD）可以在一定程度上改善放大器的非线性，从而在维持线性指标的前提下适当减小功率回退，把效率拉回来一些。但DPD需要基带处理器配合，算法复杂度不低，成本也要多算一笔。如果系统本身基带资源紧张，可能就得在选型阶段直接选线性度更好的功放，而不是指望后端的数字补偿。
目前有很多功率放大器供应商提供不同方向的型号选择。比如Pasternack功率放大器产品线，覆盖了从微波到毫米波的多个频段，既有偏重线性度的型号，也有偏重效率的型号，数据手册里也提供了比较完整的实测曲线，方便设计者在早期阶段做对比评估。
总之，效率与线性度的权衡关键看系统用在哪里、跑什么信号、对功耗有多敏感。窄带恒包络系统可以大胆推效率，宽带通信系统必须先把线性度兜住，雷达和特殊系统则要根据脉冲参数单独评估。
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