為應(yīng)用選擇合適的射頻放大器指南

問(wèn)題：

如何選擇合適的射頻放大器，不同射頻放大器之間有何區(qū)別?

答案：

為具體應(yīng)用選擇合適的射頻放大器時(shí)，應(yīng)考慮增益、噪聲、帶寬和效率等特性。

本文將評(píng)述最常用的射頻放大器，并說(shuō)明增益、噪聲、帶寬、效率和各種功能特性如何影響不同應(yīng)用的放大器選擇。

射頻放大器有多種類(lèi)型和形式，旨在滿(mǎn)足不同的應(yīng)用場(chǎng)景。然而，為目標(biāo)應(yīng)用選擇合適的射頻放大器時(shí)，種類(lèi)如此繁多的射頻放大器使得這項(xiàng)工作變得并不輕松。雖然幾乎所有射頻放大器的關(guān)鍵特性都是其增益，但這并不是選擇合適的器件所要考慮的唯一參數(shù)，很多時(shí)候甚至也不是最重要的參數(shù)。

增益表明放大器可以為信號(hào)提供多大的提升，由輸出功率與輸入功率之比(以dB為單位)表示。它一般針對(duì)放大器的線(xiàn)性模式(即輸出功率的變化與輸入功率的相應(yīng)變化呈線(xiàn)性關(guān)系)進(jìn)行規(guī)定(參見(jiàn)圖1)。如果繼續(xù)提高射頻放大器的輸入信號(hào)的功率水平，器件將開(kāi)始進(jìn)入非線(xiàn)性模式，并產(chǎn)生雜散頻率分量。這些干擾分量包括諧波和交調(diào)產(chǎn)物(參見(jiàn)圖2中的HD2、HD3、IMD2和IMD3)，代表了射頻放大器輸出端出現(xiàn)的交調(diào)失真(IMD)。射頻放大器處理不同輸入功率水平而不引入顯著失真的能力反映了其線(xiàn)性度性能，這可以用不同參數(shù)來(lái)表示(參見(jiàn)圖1)，包括：

? 輸出1 dB壓縮點(diǎn)(OP1dB)，其定義了系統(tǒng)增益降低1 dB時(shí)的輸出功率。

? 飽和輸出功率(PSAT)，即當(dāng)輸入功率變化不再改變輸出功率時(shí)的輸出功率。

? 2階交調(diào)點(diǎn)(IP2)和3階交調(diào)點(diǎn)(IP3)，它們是輸入(IIP2、IIP3)和輸出(OIP2、OIP3)信號(hào)功率水平的假設(shè)點(diǎn)，在這些點(diǎn)上，相應(yīng)雜散分量的功率將達(dá)到與基波分量相同的水平。

圖1.射頻放大器的輸出功率特性及其非線(xiàn)性參數(shù)

圖2.諧波和交調(diào)產(chǎn)物

盡管增益描述了射頻放大器的關(guān)鍵功能，但線(xiàn)性度和其他特性在決定射頻放大器選擇方面起著重要作用。事實(shí)上，射頻放大器類(lèi)型的選擇總是涉及不同設(shè)計(jì)參數(shù)之間的權(quán)衡。下面是為目標(biāo)用例選擇正確類(lèi)型的射頻放大器的簡(jiǎn)短指南。

低噪聲放大器

低噪聲放大器(LNA)常常用于接收器應(yīng)用中，用于放大與天線(xiàn)接口的信號(hào)鏈前端的微弱信號(hào)。該類(lèi)型射頻放大器經(jīng)過(guò)優(yōu)化，在執(zhí)行此功能時(shí)向信號(hào)引入的噪聲極小。在信號(hào)鏈的前面幾級(jí)，噪聲最小化尤為重要，因?yàn)檫@些級(jí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)的影響最大。

低相位噪聲放大器

低相位噪聲放大器的額外相位噪聲極小，因而它們非常適合需要高信號(hào)完整性的射頻信號(hào)鏈。相位噪聲是近載波噪聲，表現(xiàn)為抖動(dòng)，其特征是信號(hào)的相位在時(shí)域中有微小波動(dòng)。因此，低相位噪聲放大器非常適合與高速時(shí)鐘和LO網(wǎng)絡(luò)中的高性能PLL頻率合成器結(jié)合使用。

功率放大器

功率放大器(PA)針對(duì)功率處理性能進(jìn)行了優(yōu)化，適用于旨在提供高功率的應(yīng)用，如發(fā)射器系統(tǒng)等。這些放大器通常具有高OP1dB或PSAT特性，并提供高效率，從而可以保持低散熱。

高線(xiàn)性度放大器

高線(xiàn)性度放大器用于在很寬的輸入功率范圍內(nèi)以極低的雜散水平提供高3階交調(diào)點(diǎn)。這種類(lèi)型的器件是使用復(fù)數(shù)調(diào)制信號(hào)的通信應(yīng)用的常見(jiàn)選擇，此類(lèi)應(yīng)用要求射頻放大器能夠以極小的信號(hào)失真處理高波峰因數(shù)，從而保持低誤碼率。

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