线性功率放大器介绍
放大器基本分类及特性分析
放大器基本分类及特性分析放大器是电子设备中常见的一种电路器件，用于放大电信号的幅度、功率或电压。
根据电路结构和工作原理的不同，放大器可以被分为几种基本分类，每种分类都具备一些特性。
本文将简要介绍放大器的基本分类及其特性。
第一类：按信号类型分类1. 音频放大器：用于放大音频信号的放大器，广泛应用于音频设备中。
其特性包括较低的频率响应，高放大增益和较小的失真。
2. 射频放大器：用于放大高频信号的放大器，常见于无线通信系统中。
其特性包括宽频带、线性度好和高功率输出。
第二类：按元件类型分类1. 离散元件放大器：采用离散元件（如晶体管、三极管）搭建的放大器。
其特性包括可靠性高、成本低廉和易于调试。
2. 集成电路放大器：采用集成电路芯片构建的放大器，可以实现更高的集成度和性能。
其特性包括小尺寸、低功耗和稳定性好。
第三类：按工作方式分类1. A类放大器：工作在全部信号周期上的放大器，具有良好的线性增益和低功率损耗。
然而，其功率效率较低，主要用于音频放大器。
2. B类放大器：将信号分为正负半周进行放大的放大器，具有高功率效率和较小的失真。
但是在信号过渡边缘处可能产生失真，因此主要应用于音频功率放大器。
3. AB类放大器：综合了A类和B类的特点，可以在一定程度上兼顾功率效率和失真性能，广泛应用于音频放大器和通信领域。
4. C类放大器：仅在输入信号大于某个阈值时放大的放大器，适用于射频信号放大，具有高功率效率和小尺寸的优势。
然而，其失真较大且频率响应较窄。
第四类：按应用领域分类1. 模拟放大器：用于放大模拟信号的放大器，主要应用于音频和射频信号处理方面。
2. 数字放大器：将数字信号转换为模拟信号后进行放大的放大器，主要应用于数字音频系统和音频功率放大。
3. 工业放大器：主要用于工业领域，如传感器信号放大和控制系统中的信号处理。
总结起来，放大器根据信号类型、元件类型、工作方式和应用领域的不同，可以分为多种基本分类。
每种分类都有其独特的特性和适用场景。
2023年功率放大器行业市场分析现状
2023年功率放大器行业市场分析现状功率放大器是一种电子设备，用于将输入信号的功率放大到较大的输出功率。
它在许多应用领域中都发挥着重要作用，如音频放大、无线通信、雷达、连接、医疗设备等。
在这篇文章中，我们将对功率放大器行业的市场现状进行分析。
1. 市场规模功率放大器行业是一个庞大的市场，拥有巨大的潜力。
根据市场研究公司的数据，全球功率放大器市场在过去几年内保持了稳定的增长态势。
预计到2024年，全球功率放大器市场的规模将达到数十亿美元。
2. 应用领域功率放大器在许多不同的应用领域中都有广泛的应用。
在音频行业中，功率放大器被用于音响设备、家庭影院系统、汽车音响等。
在通信领域，功率放大器被用于无线通信基站、卫星通信系统等。
在医疗设备领域，功率放大器被用于医疗成像设备、超声仪器等。
此外，功率放大器还被应用于雷达系统、军事装备、航天航空等领域。
3. 技术发展随着科技的不断发展，功率放大器的技术也在不断进步。
目前，功率放大器市场主要分为线性功率放大器和非线性功率放大器两个主要类型。
线性功率放大器能够保持输入信号的准确性，但效率较低。
非线性功率放大器则具有较高的效率，但会引入一定的信号失真。
另外，近年来，功率放大器的集成度越来越高。
通过采用集成电路技术，功率放大器能够在一个小尺寸的芯片上实现更高的功率放大效果。
此外，功率放大器还在有源电力管理、无线充电等领域发挥着越来越重要的作用。
4. 市场竞争功率放大器行业是一个竞争激烈的市场。
市场上有许多知名的厂商，如TI、NXP、ADI等，它们在功率放大器领域拥有强大的研发能力和市场份额。
此外，中国、美国、欧洲等地也有许多小型和中小型企业专注于功率放大器的研发和生产。
5. 市场趋势随着物联网、5G等新兴技术的快速发展，功率放大器行业也面临着新的机遇和挑战。
例如，5G技术的广泛应用将需要大量高功率放大器来支持高速数据传输和广域覆盖。
此外，电动车、可穿戴设备等新兴市场的崛起也将推动功率放大器行业的持续发展。
功率放大器的线性化技术
02 功率放大器线性化的技术 分类
前馈线性化技术
前馈线性化技术通过引入一个额外的反馈环路，将功率放 大器的输出信号反馈到输入端，与原始输入信号进行比较 和调整，以消除非线性失真。
前馈线性化技术具有较高的线性化效果，但需要精确的信 号匹配和调整，因此实现难度较大。
反馈线性化技术
01
反馈线性化技术通过将功率放大 器的输出信号反馈到输入端，并 利用负反馈原理对输入信号进行 修正，以减小非线性失真。
多项式预失真技术通过使用多项式函数来描述功率放大器的非线性特性。预失真器通过 调整多项式的系数来产生补偿信号，以抵消功率放大器的非线性。这种方法的优点是精
度高、计算复杂度低，但需要实时计算多项式函数，可能影响实时性能。
预失真线性化技术的优缺点
优点
预失真线性化技术具有较高的线性度和较低 的成本，适用于各种类型的功率放大器。此 外，由于预失真器位于功率放大器之前，因 此可以避免功率放大器内部的热损耗和可靠 性问题。
。
模拟预失真
适用于对实时性要求较高的系 统，能够快速响应信号的变化 ，但线性化效果可能略逊于数 字预失真。
前馈线性化
通过引入额外的反馈环路，降 低功率放大器的非线性失真， 适用于对噪声和失真性能要求 高的系统。
基带扩展
通过在基带信号上添加适当的 调制，改善功率放大器的线性 范围，适用于宽带信号传输系
多载波技术
通过将信号分割成多个子载波，降 低单个载波的幅度，减小非线性失 真。
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复合反馈技术则是结合前馈和反馈技术的优点， 通过引入前馈和反馈两个环节来进一步改善功率 放大器的线性度。
反馈线性化技术的优缺点
功率放大器(PA)介绍
功率放大器(PA)介绍大体流程大纲1.基本电路结构与电路原理2.主要技术指标3.匹配设计4.直流偏置电路5.线性功放设计上海市共进通信技术有限公司基本电路原理PA功放分类按材料分：Si/SiGe---CMOS BJT工艺（Axiom）GaAs/GaN/InP------ MESFET(RFMD/Skyworks/Triquint/Anadigics、日商)按晶体管类型分：双极结型晶体管（BJT）异质结双极型晶体管（HBT）高电子迁移率晶体管（Phemt）上海市共进通信技术有限公司基本电路原理上海市共进通信技术有限公司主要技术指标—工作频带工作频带是指放大器应满足全部性能指标的连续频率范围。
硅双极型晶体管功率放大器和硅金属氧化物场效应管功率放大器的工作频率是从300MHz到4GHz.砷化镓场效应管功率放大器的工作频率是从1GHz到几十ＧＨz,通常分为S、Ｌ、Ｃ、Ｘ、Ｋu、Ｋa波段等等。
上海市共进通信技术有限公司主要技术指标—输出功率最好的功率匹配并不能得到最好的增益匹配。
通常高功率器件的增益低于低功率器件的增益。
在宽带系统中要想得到较好的功率输出是很难实现宽带匹配的。
1．饱和输出功率当功率放大器的输入功率加大到某一值后，再加大输入功率并不会改变输出功率的大小，该输出功率称为功率放大器的饱和输出功率。
2．1dB压缩点输出功率P1dB功率放大器增益压缩1dB所对应的输出功率称为1dB压缩点输出功率，记作P1dB。
上海市共进通信技术有限公司主要指标—功率效率和功率附加效率功率放大器的功率效率0 是功率放大器的射频输出功率与供给晶体管的直流功率之比。
P射频输出功率直流输入功率对于双极晶体管情况，P 称为集电极效率，对于MOSFET 和MESFET，称之为漏极效率。
显然，这种定义并没有考虑晶体管的放大能力，即具有相同功率效率的两个晶体管的功率增益可以差别很大。
通常，在设计功率放大器时，希望用功率增益高的功率晶体管。
放大器参数说明
放大器参数说明工作频率范围（F）：指放大器满足各级指标的工作频率范围。
放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。
功率增益（G）：指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用“dB”。
增益平坦度(ΔG)：指在一定温度下，在整个工作频率范围内，放大器增益变化的范围。
增益平坦度由下式表示（见图1）:图1ΔG=±（Gmax-Gmin）/2dBΔG：增益平坦度G max：增益——频率扫频曲线的幅度最大值三阶截点（IP3）：测量放大器的非线性特性，最简单的方法是测量1dB压缩点功率电平P1dB。
另一个颇为流行的方法是利用两个相距5到10MHz的邻近信号，当频率为f1和f2的这两个信号加到一个放大器时，该放大器的输出不仅包含了这两个信号，而且也包含了频率为mf1+nf2的互调分量（IM），这里，称m+n为互调分量的阶数。
在中等饱和电平时，通常起支配作用的是最接近基音频率的三阶分量（见图4）。
因为三阶项直到畸变十分严重的点都起着支配作用，所以常用三阶截点（IP3）来表征互调畸变（见图3）。
三阶截点是描述放大器线性程度的一个重要指标。
三阶截点功率的典型值比P1dB高10-12dB。
IP3可以通过测量IM3得到，计算公式为：IP3=P SCL+IM3/2；G min：增益——频率扫频曲线的幅度最小值噪声系数(NF)：噪声系数是指输入端信噪比与放大器输出端信噪比的比值，单位常用“dB”。
噪声系数由下式表示：NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比）在放大器的噪声系数比较低（例如NF<1）的情况下，通常放大器的噪声系数用噪声温度（T）来表示。
噪声系数与噪声温度的关系为：T=（NF-1）T0 或 NF=T/T0+1T0-绝对温度（290K）噪声系数与噪声温度的换算表(见图2)1分贝压缩点输出功率（P1dB）：放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。
这种放大器称之为线性放大器，这两个功率之比就是功率增益G。
脉宽调制型(PWM)功率放大器
• 负载是直流电动机时，PWM功放输出 电压 U D u U U ρ = u K u o= a v= D i= i U i m
• 负载是直流电动机时，PWM功率放大器 等效为比例环节。
思考题 • 若PWM功率放大器的负载是纯电阻， 输出量是电功率或电阻产生的热量， 它还能起到调节和放大器的作用吗？ 为什么？
d i U EU E D D a i () t= ( I ) e u = R i+ L + EU =D a 0 A B aa a R R d t a a
U -E ia(t) : I0 D场能增加。
电 动 机 状 态 ： 0 << t t 1
TT 、 截 止 ，减 i ( t )小 。 2）t1< t <T 1 4 a ia : AB • 只有D2和D3正常导通。
R - at L a
• 电源吸收电能， 电流减小，磁场能减小。
3 说明 (1) 0<t<t1 (T< t <T+ t1)，T1、T4 正 向基极偏压，但UCE=-0.7V ，故不导通。 (2) 若无D1、D4 ， T2、T3 截止时将被击穿。
0 ,( it , I 0 , U E 。 3.轻载状态 T e m a)0 a v a v • 电流有正有负，上述两个状态中的四种 情况，在一个周期内 交替出现。
• 开关式功放的晶体管主要工作在 饱和与截止状态，晶体管起开关作用。 • 开关式功放以断续供电代替连续供电。 一般说，电机连续运转，需要连续供电。 • 用断续供应的方式，能满足对电能的 连续性的需要? • 实际当中，用断续供应的方式， 来满足对物质和能量的连续性的需要， 司空见惯。…
• 用断续供应的方式，代替连续供应， • 关 键 ： 要有储存的仓库。 • 断续供电方式满足对电能的连续要求， 关健是要有贮存能量的仓库。电机？ • 电机电感贮存磁场能，Li2/2 。 • 供电时利用电机电感贮存磁场能， • 断电时利用电机电感的磁场提供电流。 • 对电机，可以采用断续供电方式。
线性功率放大器原理
线性功率放大器原理
线性功率放大器是一种电子设备，用于放大电信号的功率，而不带来失真或畸变。
它的工作原理基于利用晶体管或真空管等器件，在一个线性工作区间内放大输入信号的电压和电流，以输出具有相同波形但更大幅度的信号。
线性功率放大器的基本原理是通过将输入信号经过放大器的放大电路，并通过输出电路将放大的信号传递出去。
放大电路通常由一个或多个晶体管组成，其中晶体管工作在其线性工作区间以确保放大的信号保持它们的波形完整性和准确性。
在放大过程中，输入信号的电压和电流被放大器的放大电路增大，从而产生更大的输出信号。
为了保持线性度，放大器的电平控制和负反馈电路通常被设置为在放大过程中自动调整输出信号的幅度和波形，以保持其与输入信号的准确对应。
与非线性功率放大器不同，线性功率放大器在放大过程中尽量避免失真的引入。
失真会导致输出信号的畸变，使得输出信号与输入信号之间的关系变得复杂和不准确。
因此，线性功率放大器在许多应用中被广泛使用，特别是在需要保持信号完整性和准确性的领域，如通信和音频设备等。
总之，线性功率放大器通过将输入信号经过放大电路放大，并在输出电路中传递放大的信号，以实现对电信号功率的线性放大，而不引入失真和畸变。
这种放大器的基本原理是在线性工作区间内使电压和电流增大，以确保放大的信号保持准确和完整。
功率放大器的分类及其参数
功率放大器的分类及其参数功率放大器（简称：功放）（Power Amplifier）功率放大器，顾名思义，是将功率放大的放大器。
进入微弱的信号，如话筒、VCD、微波等等送到前置放大电路，放大成足以推动功率放大器信号幅度，最后后级功率放大电路推动喇叭或其它设备，它最大的功用，是当成输出级（Output Stage）使用。
从另一个角度来看，它是在做大信号的电流放大，以达到功率放大的目的。
从广义上来说功率放大器不局限于音频放大，很多场合都会用到它，如射频、微波、激光等等。
功率放大器的分类：1、纯甲类功率放大器纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器（Class A），它是一种完全的线性放大形式的放大器。
在纯甲类功率放大器工作时，晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态，这就意味着更多的功率消耗为热量。
纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见，像意大利的Sinfoni高品质系列才有这类功率放大器。
这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低，通常只有20-30%，音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。
2、乙类功率放大器乙类功率放大器，也称为B类功率放大器（Class B），它也被称为线性放大器，但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。
B类功放在工作时，晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入，也就是说，在正相的信号过来时只有正相通道工作，而负相通道关闭，两个通道绝不会同时工作，因此在没有信号的部分，完全没有功率损失。
但是在正负通道开启关闭的时候，常常会产生跨越失真，特别是在低电平的情况下，所以B 类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。
在实际的应用中，其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放，因为它的效率比较高。
3、甲乙类功率放大器。
射频电路中pa电路
射频电路中pa电路1.引言1.1 概述射频电路中的功率放大器（PA）电路在无线通信系统中起着至关重要的作用。
射频电路是一种特殊的电路，用于处理无线通信中的高频信号。
PA电路作为射频电路中的关键组成部分，主要负责将输入信号的功率放大到足够的水平，以便保证信号能够被传输或发送给接收端。
在无线通信系统中，信号往往需要经过一定的传输距离，因此信号在传输过程中会衰减。
为了弥补信号衰减带来的损失，需要使用功率放大器来增加信号的功率。
PA电路的主要功能就是将输入信号的能量转化为输出信号的能量，并向输出负载传递足够的功率。
基于不同的应用需求和技术约束，PA电路有多种不同的设计方案。
根据功率放大器的工作方式，可以将其分为线性功率放大器和非线性功率放大器。
线性功率放大器在保持信号波形完整性和减小失真方面具有较好的性能，因此在无线通信系统中得到广泛应用。
而非线性功率放大器则在功率转换效率方面具有较高的优势，适用于一些功率要求较高的应用场景。
PA电路的设计和优化是射频电路设计的重要内容，涉及到多个参数的选择和调整。
通过选择合适的功率放大器类型、匹配网络和功率传输线等组成部分，并进行适当的调试和测试，可以实现对信号的高效放大和传输。
本文将详细介绍PA电路的基本原理和工作方式，以及其在无线通信系统中的重要性。
同时，还将探讨PA电路未来的发展方向和挑战。
最后，通过对PA电路的研究和应用，将为无线通信技术的发展做出积极的贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构是指文章的整体框架和组织方式，它将整个文章划分为不同的部分，使读者能够清晰地理解和掌握文章的内容。
本文将按照如下结构展开：第一部分为引言部分，主要介绍本文的主题和背景，包括射频电路中PA电路的基本概念和作用，以及文章的目的和意义。
通过引言部分，读者能够初步了解PA电路在射频电路中的重要性，并对本文的内容产生兴趣和需求。
第二部分为正文部分，主要分为两个小节。
射频功率放大器原理
射频功率放大器原理一、引言射频功率放大器是无线电通信中的重要组成部分，用于放大射频信号以提高其传输距离和质量。
本文将介绍射频功率放大器的原理。
二、射频功率放大器的分类根据工作方式，射频功率放大器可以分为线性功率放大器和非线性功率放大器两种类型。
1. 线性功率放大器线性功率放大器是指输入和输出之间存在线性关系的功率放大器。
其工作原理是通过对输入信号进行幅度调制来控制输出信号的幅度。
通常使用晶体管、场效应管等半导体元件实现。
2. 非线性功率放大器非线性功率放大器是指输入和输出之间不存在线性关系的功率放大器。
其工作原理是通过对输入信号进行非线性变换来实现输出信号的幅度增加。
通常使用倍频管、混频管等元件实现。
三、射频功率放大器的基本原理1. 放大管射频功率放大器中最重要的元件就是高频管（或晶体管）。
它将输入信号进行电子扩散，从而使得电流增加，进而产生高强度输出信号。
2. 电源电源是射频功率放大器中的一个重要组成部分，它提供高电压和高电流，以满足高频管的工作需求。
3. 负载负载是指射频功率放大器输出端的阻抗。
它决定了输出功率和效率。
通常使用天线作为负载。
4. 反馈反馈是指将一部分输出信号重新输入到放大管中，以改善放大器的性能。
反馈可以降低失真、提高稳定性和增加带宽等。
5. 控制回路控制回路是指对射频功率放大器进行控制和保护的电路。
它可以监测功率、温度、电流等参数，并根据需要进行调整和保护。
四、射频功率放大器的工作原理1. 线性功率放大器的工作原理线性功率放大器通过对输入信号进行幅度调制，来控制输出信号的幅度。
具体来说，输入信号经过一个驱动级别（Driver Stage）后进入主放大级别（Power Amplifier Stage），在主放大级别中被扩散并产生强烈的输出信号。
此时，通过反馈回路将一部分输出信号重新输入到驱动级别中，以改善放大器的性能。
2. 非线性功率放大器的工作原理非线性功率放大器通过对输入信号进行非线性变换，来实现输出信号的幅度增加。
功率放大器线性化技术（可编辑）
第3章功率放大器线性化技术第2章已经探讨了功率放大器的基本知识和指标，并对此类放大器的非线性特性进行了较为详细的分析。
由于功率放大器线性指标对GSM-R 直放站的性能影响较大，在研制GSM-R 直放站功率放大器电路前，对各种功率放大器线性化技术进行分析和仿真是必要的。
本章分析了现存的主要几种功放线性化技术原理，并着重对正交平衡放大器技术及模拟预失真技术进行了方案设计和仿真。
仿真结果表明正交平衡式功率放大器相较于单管功率放大器以及基于单管功率放大器具有同等复杂度的线性化功率放大电路具有更加好的三阶互调抑制。
而模拟预失真技术则可以进一步提高功率放大器的线性性能。
3.1 经典功率放大器线性化技术作为移动通信发射机的关键部件，射频放大器直接影响着发射机性能的优劣。
不同于理想线性放大器，由于需要工作在大信号状态，功率放大器特别是非A 类功率放大器都不满足线性叠加定理。
功率放大器的输出信号是输入信号的非线性变换结果，该信号在带内会产生波形失真（一般用EVM 指标衡量），在频带外会产生多余的频率分量（如谐波分量、三阶互调分量）。
这些影响随着输出信号功率的增加而增加。
正如第2章第2节所述，功率放大器非线性特性对单载波信号的影响主要表现为AM-PM 调制，对多载波信号或其他宽带信号的影响则表现为三阶互调和频谱扩展问题。
另外，功率放大器的非线性形式及参数还具有记忆效应，对温度湿度历史输入信号等因素敏感，随着这些因素而变。
需要说明的是，功率放大器的非线性参量随着功率放大器元器件的差异而具有很不相同的情况，这导致功率放大器始终不能有一个大统一的线性化方法，很多古老的折中方法依然具有重要的指导价值。
3.1.1功率回退法功率放大器的非线性随着输出功率的增加而变坏，将功率放大器的输入信号功率降低可以有效的降低功放电路的非线性。
以等幅双音信号输入为例，根据第2章中关于输出信号幂级数分析式（2.11）的分析，一个典型功率放大器输出基频分量功率曲线和输出三阶互调分量功率曲线如图3-1所示，也即：,13()2()23.75()in in dB IMD dBc P P dBc ⎡⎤≈--⎣⎦ (3.1)图3-1 三阶互调截断点当in P 超过,1in dB P 之后，in P 继续增加，输出功率虽然略有增加，但是三阶互调却急剧恶化，in P 每增加1dB ，IMD3就恶化2dB 。
LDMOS线性微波功率放大器设计
LDMOS 线 性 微 波 功 率 放 大 器 设 计 3
韩红波 ,郝 跃 ,冯 辉 ,李德昌
1.西 安电子科技大学 微电子研究所 ,西安 710071 ; 2.西 安电子科技大学 技术物理学院 , 西安 710071
摘 要 :LDMOS 以其大功率 、高线性度 和高效 率等 优点 得到 广泛 的应 用 . 采用 22tone 负载 牵引 法得 到了 LDMOS 晶 体管
据所得反载波复幂级数 ,利用二极管非线性特性设计出一 种新的 结构简 单 、易于实 现的预 失真器 ,给出 其准确 的电路模 型表
达式 ,得到了幅值 、角度等参数的精 确值 . ADS 仿真结果表明 ,IMD3 改善了 27 dB .最终 ,成功设计出大功率 、高 效率 、高线性的
LDMOS 微波功率放大器.
H A N H on g2bo , H AO Yu e , F E N G H ui , L I D e2cha ng
1 . Rese a rch Ins t . of Mic roel ect ronics , X i di a n U ni v. , Xi’a n 710071 , Chi na ; 2 . Sc hool of Tec hnic a l P hysi cs , Xi d ia n U ni v. , Xi’a n 710071 , Chi na
Abstract :LDMOS is wi del y applied for it s hi gh linearit y gain and efficie ncy. The inp ut a nd outp ut i mped2 ance of M R F18030 t ransi stor are obt ained by 22tone loa d2pull met hod. M at chi ng net works , which are cha nged into cor re spondi ng MOM EN TU M component s and used i n sche mat ic desi gni ng wit h well improve2 ment de si gn accuracy , are designed by t he conj ugat e mat ch met hod ba si ng on t he a nal ysi s of unco nditional sta bi li t y. A new met hod of carrier complex power series ( CC PS) , w hich accurat el y calculat e t he nonli near2 it y AM2AM and AM2PM sync hronousl y , has advant age over clas sical Taylor seri es in which onl y t he A M2 A M can be anal yzed. In order to elimi nate t he nonli nea rit y of PA , according to t he expression of i nver se CC PS( ICC PS) , a li nearizer predisto rt er , si mpl e i n configuration a nd eas y to implement , i s desi gned a nd si mula ted by using t he nonlinearit y of diode . The acc urate expression of circuit model i s deduced a nd p re2 ci se value of ampli t ude a nd angle are obtained. ADS si mulation res ult s show t hat IMD3 is i mproved by 27 dB . Fi nal ly , L DM OS microwave powe r a mplifier of high power hi gh efficiency and wel l linearit y i s suc2 ce ssf ull y desi gned. Key wor ds :LDMOS ; ADS ;power amplifier ;loa d2pull met hod ;co nj ugate match EEACC :1350H; 1220
功率放大器线性指标分析
功放放大器线性相关知识概述信号在通过射频通道（这里所谓的射频通道是指射频收发信机通道，不包括空间段衰落信道）时会有一定程度的失真，失真可以分为线性失真和非线性失真。
产生线性失真的主要有一些滤波器等无源器件，产生非线性失真的主要有一些放大器、混频器等有源器件。
另外射频通道还会有一些加性噪声和乘性噪声的引入。
1.功率放大器作为基站、直放站中的主要核心模块，对整个系统的通信质量起着至关重要的作用，而功放的线性指标，则是功放设计的基础和核心。
下面先介绍一下一些与线性相关的基本知识。
（1）信号的峰值功率、平均功率和峰均比PAR很多信号从时域观测并不是恒定包络，而是如下面图形所示。
峰值功率即是指以某种概率出现的肩峰的瞬态功率。
通常概率取为0.01%。
峰值功率即是指以某种概率出现的肩峰的瞬态功率。
通常概率取为0.01%。
平均功率是系统输出的实际功率。
在某个概率下峰值功率跟平均功率的比就称为在某个概率下的峰均比，如PAR=9.1@0.1%,各种概率下的峰均比就形成了CCDF曲线（互补累积分布函数）。
在概率为0.01%处的PAR，一般称为CREST因子。
功率放大器在设计的过程中，其线性指标和峰均比关系很大，（2）线性失真线性失真又可以分成线性幅度失真和线性相位失真，从频域可以很方便表示这些失真，如下图：（3）非线性失真非线性失真与线性失真相似，可以分成非线性幅度失真和非线性相位失真，图形表示如下：（4）非线性幅度失真非线性幅度失真常用1dB压缩点、三阶交调、三阶截止点等指标衡量，下面分别讨论这三个指标。
例如一个射频放大器，当输入信号较小时，其输出与输入可以保证线关系，输入电平增加1dB，输出相应增加1dB，增益保持不变，随着输入信号电平的增加，输入电平增加1dB，输出将增加不到1dB，增益开始压缩，增益压缩1dB时的输入信号电平称为输入1dB压缩点，这时输出信号电平称为输出1dB压缩点。
如下图：（3）三阶交调三阶交调（双音三阶交调）是用来衡量非线性的一个重要指标，在这里仍以放大器为例来说明三阶交调指标。
《功率放大》课件
非线性失真的测量
非线性失真的抑制
通过优化电路设计、选择合适的元件 和采取有效的反馈措施等可以抑制非 线性失真。
非线性失真可以通过测量谐波失真系 数、互调失真系数等指标来评估。
频率响应
频率响应的定义
01
频率响应是指功率放大器在不同频率下的输出功率的变化情况
。
频率响应的测量
02
在标准测试条件下，使用合适的测试设备对功率放大器的频率
功率放大器的分类
总结词
功率放大器可以根据不同的分类标准进行分类，如按工作频段可分为射频功率放大器和音频功率放大器等。
详细描述
根据不同的分类标准，功率放大器可以分为多种类型。按工作频段可分为射频功率放大器和音频功率放大器等； 按用途可分为通用型和专用型；按电路结构可分为分立式和集成式。不同类型的功率放大器具有不同的特点和应 用范围。
无线通信系统
移动通信基站
在无线通信系统中，功率放大器用于 放大信号，确保信号覆盖范围和通信 质量。
卫星ห้องสมุดไป่ตู้信
卫星通信系统中的功率放大器用于将 信号放大并发送到卫星上，实现远距 离通信。
雷达与声呐系统
雷达
雷达系统中的功率放大器用于放大发射信号，提高探测距离和精度。
声呐
在声呐系统中，功率放大器用于放大声音信号，提高水下探测的灵敏度和距离。
03
功率放大器的主要 参数
输出功率
输出功率
指功率放大器输出的最大 功率，通常以瓦特（W） 为单位表示。
输出功率的测量
在标准测试条件下，使用 合适的测试设备对功率放 大器的输出功率进行测量 。
输出功率的调整
根据实际需要，可以通过 调节音量控制或输入信号 的大小来调整功率放大器 的输出功率。
什么是功率放大器的线性度
什么是功率放大器的线性度功率放大器的线性度是指在输入信号发生变化时，输出信号与输入信号之间的关系是否保持线性。
在功率放大器中，线性度是一项非常重要的指标，它反映了放大器在工作过程中是否能够准确地放大信号而不引入失真。
为了更好地理解功率放大器的线性度，首先需要了解功率放大器的基本工作原理。
功率放大器是一种电子器件，用于将较小的输入信号放大为较大的输出信号。
它通常由若干个晶体管或其他半导体器件构成，通过改变输入信号的幅度，实现信号的放大。
但是，在实际应用中，放大器会受到各种因素的影响，例如输入信号的频率、幅度变化以及放大器自身的非线性特性等。
这些因素会导致输出信号与输入信号之间的关系变得非线性，进而引入失真。
失真会导致输出信号的波形发生变形，信号的频谱发生扭曲，最终影响到信号的质量和准确性。
为了描述功率放大器的线性度，通常使用一种被称为“瞬时线性度”的参数。
瞬时线性度衡量了放大器在瞬时时间内的线性特性，可以通过输入输出波形进行测量和评估。
当输入信号为正弦波时，瞬时线性度可以通过测量输出信号的谐波失真程度来确定。
在实际应用中，为了提高功率放大器的线性度，可以采取多种措施。
一种常见的方法是使用反馈技术。
反馈技术利用放大器的一部分输出信号与输入信号进行比较，通过调节反馈网络的参数，可以抑制非线性失真，提高放大器的线性度。
此外，选择合适的放大器类型也对提高线性度非常重要。
例如，A 类功率放大器具有良好的线性特性，但效率相对较低；而AB类功率放大器在一定程度上可以平衡线性度和效率的要求。
总结起来，功率放大器的线性度是指在输入信号发生变化时，输出信号与输入信号之间的关系是否保持线性。
线性度的好坏直接影响到功率放大器的工作质量和性能。
为了提高线性度，可以采取反馈技术和选择适当的放大器类型等措施。
通过合理的设计和优化，可以实现更高的线性度，提供更准确、高质量的放大信号。
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2.3 多载频线性功率放大器技术发展的一些想法
1) 对于已基本掌握的前馈技术，做好以下几方面的工作：
a、现在已开发出公司3G系统需要的800M和2100MHz多载频线性功 率放大器，那么解决好现有项目本身的自我完善，主要指的是 文档的不断完善，产品质量本身的不断完善；
b、要解决好现有产品可生产问题； c、项目改进：如由于WCDMA系统升级带来项目需求的变化，引起
提高前馈技术实现的30瓦两载波2100M线性功率放大器效率的办法， 就是首先提高主功率放大器的效率，后续的可以采用新技术进一步提高 其效率（如Doherty技术等）；还有就是在前馈技术的主环路中给主功率 放大器加模拟预失真，以提高主功率放大器的线性，从而提高线性功率 放大器的整体效率，该两种方法准备在2100M 30瓦两载波的线性功率放 大器V3.0版本上采用。
项目要求重新设计； d、系列化多载频线性功率放大器（现在正在研制CDMA2000-1X系
统所需的1900M和2100M线性功率放大器）。
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2) LPA新技术的研究 ： 实现多载频线性功率放大器现在在国际主要是采用的
是前馈技术，其主要优点是实现的带比较宽、改善量比较 大，缺点是效率还比较低。依据以上情况国外的一些公司 前几年就提出了为提高效率实现多载频线性功率放大器的 其他技术，如基带预失真技术等；
6. 3G线性功率放大器现状和近期规划
6.1 LPA-P2（800M40瓦4载波线性功率放大器） 6.2 LPA-L1（1900M40瓦4载波线性功率放大器） 6.3 LPA-S1（2100M30瓦2载波线性功率放大器）
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6.1 LPA-P2（800M40瓦4载波线性功率放大器）
30% 25% 20% 15% 10%
5% 0%
现在(8%)
2005(13%) 2007(18%) 2009(20%)
同时希望3G系统将发射通道输出的信号的峰均比由现在的 9.6(0.001%)降至8(0.001%)，因为我们了解国外都在8(0.001%)以 下，华为的同事还说他们在5(0.001%)以下。
据我们了解现在主要应用在3G移动通讯产品的多载 频线性功率放大器主要采用前馈技术来实现；现在为了 提高效率一些公司都在正在进行研究由PMC提供的芯片的 数字预失真技术，如：NOKIA公司，3G也派人去NOKIA公 司进行了调研。施汉军也出了相应的报告，认为正在研 发阶段。我们认为数字预失真技术是发展方向，公司3G 和CDMA事业部射频部对该技术也进行了研究。
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2. LPA现状
2.1 多载频线性功率放大器研发情况 2.2 国际多载频线性功率放大器研发情况 2.3 多载频线性功率放大器技术发展的一些想法
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2.1 多载频线性功率放大器研发情况
目前，公司基于多载频线性功率放大器的前馈技术总体上 在国内处于领先地位。现在已基本掌握了实现多载频线性功率 放 大 器 的前 馈 技 术 ， 并 开 发出 公 司 3G系 统 需要的 800MHz 、 1900MHz、2100MHz多载频线性功率放大器产品（现在正在进行 小批两生产）。其中已经掌握的关键技术有：
该项目主要是为CDMA事业部开发，主要应用DMA中试生产了75台,已经发往蒙古、土耳 其等国开实验局。现在正在依据这次生产过程中出现的问题进行改板， 在8月初对生产过程中出现的问题进行了总结，依据总结在8月份对结构、 及各单元进行改进，然后，做5套进行改进验证，要求在9月底完成；现 在正在进行120套改进后的试生产。
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3.2 对新技术的研究
现在实现线性化技术主要应用的是前馈技术，但是该技 术的效率还不能满足系统技术的要求。数字预失真技术可以 将其效率进一步提高，因此我们一定要对其进行研究。但是 我认为其提高还比较有限，真正在效率方面要有突破性的提 高主要还是提高主功率放大器的效率（当然是从功率放大器 本身来考虑），如：现在一些做线性功率放大器的公司正在 研究提高功率放大器效率的技术---Doherty技术等，这方面 我们也要加强工作，并且是我们技术方面研究的后面工作的 重中之重。
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3.3 前馈技术、数字预失真技术、Doherty技术和效 率之间的关系
主功放 线性化技术 前馈技术
数字预失真技术
效率 8—10%
10---15%
采用OHERTY技术 备注
10---15%
峰均比8 （0.001%）
15---20%
峰均比8 （0.001%）
同时我们也了解到公司3G系统的两载波系统输出的信号的峰均比 9.6（0.001%）,因此，我们在加大对 DOHERTY 技术研究的同时，希望 系统将峰均比降到8（0.001%）以下，以提高3G系统的效率。
线性功率放大器（LPA）介绍
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1. 概述 2. LPA现状 3. 线性功率放大器技术发展思路 4. 3G线性功率放大器效率提高的目标 5. 其他方面的目标
6. 3G线性功率放大器现状和近期规划 7. 总结
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1. 概 述
线性功率放大器之所以成为移动通讯产品NodeB的两 大核心（基带部分和线性功率放大器）之一，原因有二： 一是其实现技术比较难（现在一般采用前馈技术），二是 采购成本很高。因此、线性功率放大器的开发对公司、来 说有比较重要的意义。
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7.总结
线性功率放大器是是数据无线化必须的设备， 也是现代通信设备的主要组成部分，其效率及可靠 性非常重要，对其技术的研究和产品化很有必要。
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6.2 LPA-L1（1900M40瓦4载波线性功率放大器）
该项目主要是为CDMA事业部开发，主要应用于CDMA2000-1X基站 系统中，由于延时滤波器供应商提供延迟及质量问题，已经完成第 一板设计样机并提交了测试，现在正在对测试发现的问题进行分析 改进，明年完成设计鉴定并进行小品量试生产。
由公司等发起的OBSAI组织，对3G系统进行了标准化， 特 别 是 对 3G 的 NodeB 系 统 进 行 了 标 准 化 、 模 块 化 规 定 ， NOKIA对3G的NodeB系统的LPA提出了5年的规划，主要是提 高其效率，并采用新的技术。
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从技术角度来看影响多载频线性功率放大器效率的因素 主要是主功率放大器的效率，因为无论是采用前馈技术还是 DPD（数字预失真）技术最终效率都超不过主功率放大器的 效 率 ； 另 外 ， 咱 们 现 在 CDMA 基 站 系 统 信 号 的 峰 均 比 为 11.6,WCDMA信号的峰均比为9.6，据我了解国外基站系统信 号的峰均比都小于8。因此以后努力的方向如下：
a、提高主功率放大器的效率：办法采用DOHERTY技术，使得主功放 效率从现在的15%提高到30% ；
b、降低峰均比：我自己认为主要是基带来解决，同时在射频通道也 可以采取一些办法，我们现在正在的IC讨论研制一种芯片来降低 峰均比。
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3. 3G线性功率放大器技术发展思路
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5. 其他方面的目标
a、结构工艺：主要解决好散热问题、工艺的可 生产性问题。
b、操作维护：增加软件下载功能。 c、成本规划：随着生产量的增加，成本就
会具有一定的竞争力。 d、可生产性：从设计方面就决好可生产性问题，
2007年达到500部/月以上。
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3.4 模拟预失真的研究
2002年 两次评审
2003年5月
现在
第三次评审， 针对2100M两载
有突破性进展
波作相应的试验
我们估计实验成功后效率可以做到和数字预失真技 术基本一致（10---15%）。实验结果在今年年底完成。
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4. 3G线性功率放大器效率提高目标
2.1 对前馈技术不断完善 2.2 对新技术的研究 2.3 前馈技术、数字预失真技术、Doherty技术和
效率之间的关系 2.4 模拟预失真的研究
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3.1 对前馈技术不断完善
前馈技术是实现线性功率放大器的主要技术之一，也在 这方面做了许多工作，已经实现了800M 40瓦四载波和2100M 30瓦两载波的线性功率放大器，因此，对现有的前馈技术不 断完善是有必要的，主要做好以下几方面的工作：
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2.2 国际多载频线性功率放大器研发情况
1) 国际多载频线性功率放大器公司情况：
美国
日本
Powerwave NJRC
Spectrian SPC
韩国
以色列 北欧
Wiseband Wiseband NOKIA
BravoTech JRC
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2) 国际多载频线性功率放大器公司的技术发展情况：
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a、高功率高线性功率放大器的设计； b、前馈功率放大器环路控制的设计； c、交调抵消电路的设计； d、无源耦合器的设计； e、线性功放3+1备份及控制技术； f、射频矩阵开关3P4T和4T3P的应用。
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800M线性功率放大器（LPA-P2）
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2100M线性功率放大器（LPA-S1）