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射频功率放大器射频功率放大器(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。
目录一、什么是射频功率放大器二、射频功率放大器技术指标三、射频功率放大器功能介绍四、射频功率放大器的工作原理五、射频放大器的芯片六、射频功率放大器的技术参数七、射频放大器的功率参数八、射频功率放大器组成结构九、射频功率放大器的种类正文一、什么是射频功率放大器射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。
射频功率放大器是对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题作综合考虑的电子电路。
在发射系统中，射频功率放大器输出功率的范围可以小至mW，大至数kW，但是这是指末级功率放大器的输出功率。
为了实现大功率输出，末前级就必须要有足够高的激励功率电平。
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。
二、射频功率放大器技术指标1、工作频率范围一般来讲，是指放大器的线性工作频率范围。
如果频率从DC开始，则认为放大器是直流放大器。
2、增益工作增益是衡量放大器放大能力的主要指标。
增益的定义是放大器输出端口传送到负载的功率与信号源实际传送到放大器输入端口的功率之比。
增益平坦度，是指在一定温度下，整个工作频带范围内放大器增益的变化范围，也是放大器的一个主要指标。
3、输出功率和1dB压缩点(P1dB)当输入功率超过一定量值后，晶体管的增益开始下降，最终结果是输出功率达到饱和。
射频HBT功率放大器热效应研究砷化镓异质结双极型晶体管(GaAs HBT)在高频时具有功率密度大、线性度好、效率高等优点广泛应用于射频功率放大器(RF PA)的设计。
近年来,RF PA的集成度日益增强导致功率密度不断上升。
而GaAs材料导热系数小,放大器因而产生严重的热效应,致使HBT晶体管温度上升,其器件电学性能发生变化,从而恶化射频功率放大器的功率输出特性,成为制约其进一步发展的瓶颈。
迫切需要对射频HBT功率放大器的热效应机理、相关电热耦合模型以及电路设计方法展开深入研究,这对设计功率输出特性良好的射频HBT功率放大器具有重要意义。
本文从射频HBT功放电路芯片热设计思路出发,详细研究了射频功放的热传导机制、GaAs HBT晶体管温控特性及并联多管电热耦合关系等热效应问题,揭示了功放热效应的内在机理,建立了精确的分布式热电耦合模型,提出了热电性能均改善的自适应功率单元技术,并优化了放大器版图结构,完成了一款高性能射频功率放大器芯片的设计。
论文主要创新成果如下：1、建立了分布式电热耦合模型,指出功率放大器实际工作中晶体管的温度呈非均匀分布特性,且温度分布特性取决于晶体管热源(直流功耗)大小及散热环境(所处位置、指间距等)优劣,这为功放热设计提供理论参考。
2、提出了自适应功率单元技术,基于该技术,功放中的晶体管在工作过程中可随输入功率的增加逐渐打开,功放效率高,晶体管平均直流功耗减小,从而热源减小,可有效抑制晶体管温升,改善热效应。
3、提出了采用镇流电阻网络实现自适应功率单元技术,基于镇流电阻的负反馈作用,改善了放大器的非线性特性。
4、优化了自适应功放的版图结构,在不改变电气连接条件下将镇流电阻小的晶体管置于散热条件好的外侧,而镇流电阻大的晶体管置于散热条件差的内侧,并将指间距设计成由外向内逐渐减小的趋势,使晶体管温度曲线呈现均匀且低值的分布特性。
5、基于AWSC 2μm GaAs HBT工艺设计了一款2.4GHz射频功放。
射频放大器的9个主要性能指标RF PA(radio frequency power amplifier)是各种无线发射机的重要组成部分。
在发送机的前级电路中，调制振荡电路产生的射频信号的功率非常小，需要经过一系列放大一缓冲级、中间放大级、最终级的功率放大级，得到足够的射频功率后，提供给天线进行辐射。
为了得到足够大的射频输出功率，射频功率放大器常常扮演着不可或缺的作用。
那么，射频放大器的主要指标有哪些呢？射频放大器结构射频放大器的9个主要性能指标1、输出功率和1dB压缩点(P1dB)输入功率超过一定值时，晶体管的增益开始下降，最终输出功率饱和。
如果放大器的增益偏离常数或低于其他小信号增益1dB，这个点就是1dB压缩点(P1dB)。
放大器的功率容量通常用1dB的压缩点表示。
2、增益工作增益是测量放大器放大能力的主要指标。
增益的定义是放大器输出端口传输到负载的功率与信号源实际传输到放大器输入端口的功率之比。
增益平坦度是在一定温度下放大器增益在整个工作频带内变化的范围，也是放大器的主要指标。
3、工作频率范围一般是指放大器的线性工作频率范围。
当频率从DC开始时，放大器被认为是直流放大器。
4、效率放大器是功率元件，所以需要消耗供电电流。
因此，放大器的效率对整个系统的效率非常重要。
功率效率是放大器的高频输出功率与提供给晶体管的直流功率之比。
NP=RF输出功率/直流输入功率。
5、交条失真(IMD)交条失真是具有不同频率的两个或更多个输入信号通过功率放大器而产生的混合分量。
这是因为放大器的非线性特点。
其中，三阶交条产物特别接近基波信号，影响最大，因此交条失真中最重要的是三阶交，当然，三阶交条产物越低越好。
6、三阶交条截止点(IP3)图2中基波信号的输出功率延长线与三阶交条延长线的交点称为三阶交条截止点，用符号IP3表示。
IP3也是放大器非线性的重要指标。
输出功率一定时，三阶交条截止点的输出功率越大，放大器的线性度越好。
浅谈射频放大器下的低噪放大器射频放大器射频功率放大器（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。
分类及用途射频功率放大器的工作频率很高，但相对频带较窄，射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。
射频功率放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲（A）、乙（B）、丙（C）三类工作状态。
甲类放大器电流的导通角为360°，适用于小信号低功率放大，乙类放大器电流的导通角等于180°，丙类放大器电流的导通角则小于180°。
乙类和丙类都适用于大功率工作状态，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。
射频功率放大器大多工作于丙类，但丙类放大器的电流波形失真太大，只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然接近于正弦波形，失真很小。
技术参数放大器的主要技术指标：（1）频率范围：放大器的工作频率范围是选择器件和电路拓扑设计的前提。
（2）增益：是放大器的基本指标。
按照增益可以确定放大器的级数和器件类型。
G（db）=10log（Pout/Pin）=S21（dB）（3）增益平坦度和回波损耗VSWR《2.0orS11，S22《-10dB（4）噪声系数：放大器的噪声系数是输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值，表示信号经过放大器后信号质量的变坏程度。
NF（dB）=10log［（Si/Ni）/（So/No）］。
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。
《基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》篇一一、引言随着无线通信技术的不断发展，射频功率放大器（RF Power Amplifier, 简称PA）作为无线通信系统中的关键组件，其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。
因此，设计一款高性能的射频功率放大器显得尤为重要。
本文将介绍一种基于ADS（Advanced Design System）的射频功率放大器设计与仿真方法，以期为相关领域的研究者提供一定的参考。
二、射频功率放大器设计基础射频功率放大器设计涉及到的基本原理包括功率放大器的类型、工作原理、性能指标等。
在设计中，需要考虑到功率放大器的线性度、效率、稳定性以及可靠性等因素。
常见的功率放大器类型包括A类、B类、AB类以及D类等，不同类型具有不同的优缺点，需要根据具体应用场景进行选择。
三、ADS软件在射频功率放大器设计中的应用ADS是一款功能强大的电子设计自动化软件，广泛应用于射频电路、微波电路以及高速数字电路的设计与仿真。
在射频功率放大器设计中，ADS可以帮助我们完成电路原理图的设计、仿真分析以及版图绘制等工作。
通过ADS软件，我们可以快速地建立功率放大器的电路模型，并进行仿真分析，以验证设计的正确性和可行性。
四、基于ADS的射频功率放大器设计与仿真流程1. 确定设计指标：根据应用需求，确定射频功率放大器的设计指标，如工作频率、输出功率、增益、效率等。
2. 电路原理图设计：利用ADS软件，根据设计指标进行电路原理图的设计。
包括选择合适的晶体管、电容、电感等元件，并确定其参数值。
3. 仿真分析：对设计的电路原理图进行仿真分析，包括直流扫描、交流小信号分析以及大信号分析等。
通过仿真分析，我们可以得到功率放大器的性能参数，如增益、效率、谐波失真等。
4. 版图绘制与优化：根据仿真结果，对电路原理图进行版图绘制。
在版图绘制过程中，需要考虑元件的布局、走线等因素，以减小寄生效应对电路性能的影响。
同时，还需要对版图进行优化，以提高电路的性能。
射频PA市场分析报告1.引言1.1 概述射频功率放大器（PA）是一种关键的射频组件，广泛应用于通信、无线网络、雷达、无线电频率等领域。
本报告旨在对射频PA市场进行全面分析，包括市场规模、竞争对手分析、发展趋势展望等方面，以期为相关企业提供市场情报和发展建议。
随着5G、物联网、车联网等领域的快速发展，射频PA市场前景广阔，但也面临着激烈的竞争和技术更新换代的挑战。
通过本报告的深入分析，可以帮助企业准确把握市场动态，制定有效的市场策略，抢占先机。
1.2 文章结构文章结构部分内容如下：文章结构部分旨在介绍本文的组织架构和内容安排。
首先，本文将从引言部分开始，概述射频PA市场分析报告的背景和重要性。
接着，正文部分将展开市场规模分析、主要竞争对手分析和发展趋势展望三个主要方面，深入探讨射频PA市场的现状和未来发展趋势。
最后，结论部分将对市场前景进行展望，提出建议与展望，以及总结全文内容，为读者提供全面的市场分析报告。
通过本文完整的结构安排，读者可以清晰地了解文章内容的组织和规划。
1.3 目的目的：本文旨在对射频PA市场进行深入分析，从市场规模、主要竞争对手和发展趋势等方面进行全面的调查和研究。
通过本文的分析，读者可以全面了解射频PA市场的现状和未来发展趋势，为相关企业制定未来发展战略提供参考。
同时，通过分析市场前景展望，为投资者提供决策参考，促进市场的健康发展。
1.4 总结文章总结：本文对射频功率放大器（PA）市场进行了全面的分析和研究。
在引言部分，概述了文章的研究目的和结构，并对市场前景进行了展望。
在正文部分，对市场规模、主要竞争对手和发展趋势进行了深入分析。
在结论部分，对市场前景进行了展望，并提出了相关建议。
通过本文的研究，可以清晰地了解射频PA市场的现状和发展趋势，为相关企业和投资者提供了有益的参考。
2.正文2.1 市场规模分析市场规模分析部分将对射频PA市场的总体规模进行深入研究和分析。
首先，我们将考察射频PA市场的目前规模及其增长趋势。
RF PA介绍LOREM IPSUM DOLOR LOREMCONTENTS 半导体功率器件放大器类型介绍RF PA调试QA RF PA应用RF PA特性参数PA：独立于主芯片的射频器件射频功率放大器（Power Amplifier, 简称 PA）是化合物半导体应用的主要器件，也是无线通信设备射频前端核心的组成部分。
射频前端（RF Front End）是用以实现射频信号发射与接收功能的芯片组，与基带芯片协同工作，共同实现无线通讯功能。
射频前端包括功率放大器（Power Amplifier）、开关（Switch）、滤波器（Filter）、双工器（Duplexer）、低噪声放大器（Low Noise Amplifier）等功能构件，其中核心器件是决定发射信号能力的射频功率放大器芯片。
PA 芯片的性能直接决定了手机等无线终端的通讯距离、信号质量和待机时间，是整个通讯系统芯片组中除基带主芯片之外最重要的组成部分。
根据晶体管的静态工作点的位置不同可分以下几类。
(1) A 类放大电路u CEi CQ Ai C1I CQ ωt2θ=2π 02ππ集电极电流波形静态工作点位置特点a.静态功耗大b.能量转换效率低c.高线性度功率放大器分类CQCEQ C I U P =u CEi CQ Aωti C2π 2 π2θ = π3 π静态工作点位置集电极电流波形特点a. 静态功耗CQ CEQ C ≈=I U P b. 能量转换效率高c. 输出失真大(2) B 类放大电路B类放大电路图示分析-U CC+U CCR 1R 2R Lu oVD 1VD 2u iV 1V 2u i wt+U CCu i+-V 1R Lu oV 2R Lu ou i-U CCu owt 0u owt0u owt 0改善B类放大器交越失真u CEi CQ Ai C3π2π3πI CQπ <2 < 2π静态工作点位置集电极电流波形特点a. 静态功耗较小b. 能量转换效率较高c. 输出失真比甲类大(3) AB 类放大电路功率放大器特性总结Linearity class MaximumefficiencyA50%GoodB78.5%ModerateAB50-78.5%betterC100%poor半导体功率器件晶体管工艺Class ProcessHigh power PA HBTLow/Mid power PA SiGeLNA+Switch HEMT/pHEMT/SOI/SiGeHigh power FEM HBT+HEMT/pHEMT,BiHEMT FEM(Low/Mid power)HBT/SiGeRF PA应用802.11 wifi802.15 Bluetooth/Zigbee GSM/CDMA/LTE-A通信类电子射频前端ISM Band Application射频前端架构图PA内部架构图PA与LNA区别●LNA：工作在小信号状态，提供放大的信号电流和电压，功率通常很小，NF低；●PA：工作在大信号状态，提供较大的功率输出，其晶体管有足够的电流驱动能力和较高的击穿电压；●PA：输出有很大的动态范围，其输出阻抗随电压和电流而改变，是非线性阻抗，因此阻抗匹配是难点；●LNA：电压增益；●PA：电压增益+功率增益。
PA的主要技术指标1，输出功率和增益功率放大器的输出功率大小由系统标准确定，不同应用系统对最大输出功率要求不同；2，效率和功率附加效率PAE(power added efficiency)；3，线性度功率放大器产生的非线性失真会同时表现在幅度和相位上；可通过EVM/ACPR指标衡量；相邻信道功率比(ACPR adjacent channel power ratio)：定义为信道带宽内的信号功率P0与相邻信道带宽内泄漏功率P1比。
PA指标之PAE (power added efficiency)PAE=(Pout-Pin)/PdcV=I*RP=I*V=(I^2)*R=(V^2)/REx. Vcc=5Vcurrent consumption(Ic+Ib)=1000mAPout=30dBm(1W)(1W/(5*1))*100%=20%射频PA的效率提升技术晶体管的效率都有一个理论上的极限。
这个极限随偏置点（静态工作点）的选择不同而不同。
另外，外围电路设计得不好，也会大大降低其效率。
目前工程师们对于效率提升的办法不多。
这里仅讲两种：包络跟踪技术与Doherty技术。
包络跟踪技术的实质是：将输入分离为两种：相位和包络，再由不同的放大电路来分别放大。
这样，两个放大器之间可以专注的负责其各自的部分，二者配合可以达到更高的效率利用的目标。
Doherty技术的实质是：采用两只同类的晶体管，在小输入时仅一个工作，且工作在高效状态。
如果输入增大，则两个晶体管同时工作。
这种方法实现的基础是二只晶体管要配合默契。
一种晶体管的工作状态会直接的决定了另一支的工作效率。
P1dB(1dB compression gain) IP3(3rd order intercept point)•什么是EVM–EVM：Error Vector Magnitude（误差矢量幅度）–EVM定义为实际星座点偏离理想星座点的矢量距离–EVM是传输信号质量的综合评价•影响EVM的因素–热噪声–非线性–正交幅度不平衡–正交相位不平衡–相位噪声级联系统EVM 计算公式(%) :standardEVM(dB)EVM(%)11a(16QAM)-227.9%11a/n(64QAM)-303%11ac(256QAM)-35 1.8%11ax(1024QAM)-430.7%...)()(22++DutB DutA %100)magnitudesymbol peak magnitude error average (⨯=EVM ()[])(log 20_2010100%_%10dB EVM dB EVM EVM EVM ⨯=⨯=∧wifi 标准单PA 性能要求表64QAM调制星座图•OFDM 信号的每个Symbol 的每个子载波都有一个EVM ，但通常所说的EVM是指一个帧内所有Symbol 的所有Carrier 的RMS 平均值•EVM vs Symbol ：也叫EVM vs Time ，指EVM 随Symbol （时间）的分布•EVM vs Carrier ：指OFDM 信号各个子载波的EVM分布情况EVM vs Symbol & CarrierEVM vs Power•在低功率时，EVM与SNR相关，–功率每降低1dB，EVM劣化约1dB–相同功率下（低功率区间），链路的噪声系数大1dB，EVM就会差约1dB •在高功率时，EVM主要受失真影响；–功率每升高1dB，EVM劣化约2dB–相同功率下（高功率区间），PA的OIP3越高，EVM越好•在中间一段区域内，EVM不受功率变化的影响，这时决定EVM值的全局影响因素是：相位噪声、正交IQ不平衡、PA load匹配802.11系统 VS 3GPP802.11系统，往往用EVM来衡量Tx线性度；而3GPP系统，则喜欢用ACLR/ACPR/Spectrum来衡量Tx线性性能。
从起源上讲，3GPP是蜂窝通信的演进道路，从一开始就不得不关注邻信道、隔信道（adjacent channel, alternative channel）的干扰。
换句话说，干扰是影响蜂窝通信速率的第一大障碍，所以3GPP在演进的过程中，总是以“干扰最小化”为目标。
而802.11系统是固定无线接入的演进，它是秉承TCP/IP协议而来，以“尽最大能力的服务”为目标，802.11中经常会有时分或者跳频的手段来实现多用户共存，布网则比较灵活（以局域网为主），信道宽度也灵活可变，总的来说它对干扰容忍度比较高。
EVM与ACPR/ACLR的关系很难定义EVM与ACPR/ACLR的定量关系，从放大器的非线性来看，EVM与ACPR/ACLR应该是正相关的：放大器的AM-AM、AM-PM失真会扩大EVM，同时也是ACPR/ACLR的主要来源。
但是EVM与ACPR/ACLR并不总是正相关，一个很典型的例子：数字中频中常用的Clipping即削峰。
Clipping是削减发射信号的峰均比（PAR），峰值功率降低有助于降低通过PA之后的ACPR/ACLR；但是Clipping同时会损害EVM，因为无论是限幅（加窗）还是用滤波器方法，都会对信号波形产生损伤，因而增大EVM。
OFDM调制OFDM调制之PAPR●PAR（信号峰均比）通常用CCDF这样一个统计函数来表示，其曲线表示的是信号的功率（幅度）值和其对应的出现概率。
譬如某个信号的平均功率是10dBm，它出现超过15dBm功率的统计概率是0.01%，我们可以认为它的PAR是5dB。
●PAR是现代通信系统中发射机频谱再生（诸如ACLP/ACPR/Modulation Spectrum）的重要影响因素。
峰值功率会将放大器推入非线性区从而产生失真，往往峰值功率越高、非线性越强。
●在GSM时代，因为GMSK调制的恒包络特性，所以PAR=0，我们在设计GSM功放的时候经常把它推到P1dB，以得到最大限度的效率。
引入EDGE之后，8PSK调制不再是恒包络，因此我们往往将功放的平均输出功率推到P1dB以下3dB左右，因为8PSK信号的PAR是3.21dB。
●UMTS时代，无论WCDMA还是CDMA，峰均比都比EDGE大得多。
原因是码分多址系统中信号的相关性：当多个码道的信号在时域上叠加时，可能出现相位相同的情况，此时功率就会呈现峰值。
●LTE的峰均比则是源自RB的突发性。
OFDM调制是基于将多用户／多业务数据在时域上和频域上都分块的原理，这样就可能在某一“时间块”上出现大功率。
PA design challenge●More bandwidth(160MHz for 802.11ac,5*20=100MHz for LTE-A) ----Gain flatness●High-density modulations(1024QAM for 11ax)----EVM spec 0.7%●Higher peak-avg(PAPR)-lower efficiency----Linearity VS PAERF PA调试&QA1，PA的AB类怎么定义由于GaAs没有PNP，所以通常意义的AB类两个对称管方式即(NPN+PNP推挽)没法实现，PA的AB类意思是Iqc电流大小会随着RF input做改变，即Q点随RF输入大小移动，没有RF输入的Iqc即为静态电流。
各家Idel电流差异就在Q的动作范围是否够大，出同样power各家的电流相差不大，idel电流差异大就是Q点范围变化大，这样会提升小power输出时候的PAE，实际意义并不大，因为wifi PA会始终工作在max power状态。
