現(xiàn)代RF放大器既需要線(xiàn)性也需要高效率。線(xiàn)性要求是源于現(xiàn)代調(diào)制方法的使用，如QAM（正交幅度調(diào)制）和OFDM（正交頻分多址調(diào)制，參考文獻(xiàn)1）。這些放大器還需要效率，以降低功耗和減少散熱。開(kāi)發(fā)人員通常將現(xiàn)代RF放大器組件裝在天線(xiàn)桿內(nèi)。這些“桿頂”放大器的設(shè)計(jì)中，外殼可以不含風(fēng)扇且直接暴露在日光下。在功耗上每節(jié)省1W，就意味著少了1W的散熱器散熱需求。另外，對(duì)放大器過(guò)驅(qū)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致失真，產(chǎn)生諧波尖刺，使解調(diào)無(wú)法進(jìn)行。這些尖刺會(huì)落入鄰近的頻段，也許是手機(jī)公司并不擁有的頻段。FCC（聯(lián)邦通信委員會(huì)）對(duì)這種ACLR（鄰道泄漏比）有嚴(yán)格的限制。

所以，你有兩個(gè)理由去實(shí)現(xiàn)良好的線(xiàn)性度：這樣才能精確地調(diào)制信號(hào)，這樣你的信號(hào)才不會(huì)干擾鄰近的信號(hào)。同樣重要的是，你能在輸出級(jí)獲得最佳的功率效率。問(wèn)題是，線(xiàn)性與效率是互斥的。

在頻域和時(shí)域中都可以查看RF放大器的失真。在時(shí)域中，能夠形象地看到一個(gè)通過(guò)RF放大器的切角或平頂正弦波，如同驅(qū)動(dòng)過(guò)度而靠近電壓軌的音頻信號(hào)一樣（圖1）。在頻域中，放大器失真表現(xiàn)為包含諧波的“邊緣”，它進(jìn)入了鄰近頻段范圍內(nèi)（圖2）。對(duì)于任何放大器，希望的功率越高，則得到的失真就越嚴(yán)重。在RF頻率下，不僅有幅度失真，還有相位失真，以及由于熱瞬變和電記憶效應(yīng)所帶來(lái)的失真（圖3）。相位失真出現(xiàn)于快速轉(zhuǎn)換速率區(qū)中，RF輸出滯后于輸入信號(hào)的情況，如當(dāng)載波信號(hào)進(jìn)入大地時(shí)，或當(dāng)一個(gè)調(diào)制包絡(luò)必須立即變到一個(gè)不同電平時(shí)。

為了在一個(gè)確定帶寬內(nèi)裝入更多信息，現(xiàn)代調(diào)制技術(shù)依賴(lài)于準(zhǔn)確接收的RF信號(hào)包絡(luò)。有了準(zhǔn)確的電壓與相位，就可以解碼出代表某個(gè)數(shù)字碼的點(diǎn)的星座。這個(gè)碼產(chǎn)生出一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，然后進(jìn)一步解碼成一個(gè)基帶語(yǔ)音或數(shù)據(jù)信號(hào)。

較老的調(diào)制方法對(duì)放大器的線(xiàn)性比較不敏感。AM（調(diào)幅）收音機(jī)與模擬電視廣播都使用AM方式，它依賴(lài)的是RF信號(hào)的峰值。任何失真對(duì)所有峰值都有相同影響，而對(duì)所有接收信號(hào)的質(zhì)量影響不大。FM（調(diào)頻）收音機(jī)與模擬電視的音頻信號(hào)采用的是FM方式，它取決于波形的零交越。因此任何幅度非線(xiàn)性都沒(méi)有影響。相位失真對(duì)零交越有影響，但它們是均勻的效果，不會(huì)影響FM調(diào)制。

提高RF放大器線(xiàn)性有多種技術(shù)。首先，可以采用更好的晶體管。于是，制造商會(huì)在RF晶體管生產(chǎn)中采用GaAs（砷化鎵）和其它III-V族半導(dǎo)體工藝，即至少一個(gè)III族元素和至少一個(gè)V族元素組成的化學(xué)化合物。另外，還可以嘗試用SiGe（硅鍺）晶體管，也許再加上CMOS工藝（參考文獻(xiàn)2）。雖然SiGe比GaAs慢，噪聲也大，但通常也夠用了，尤其是在低于3 GHz的頻率下。工程師面臨著在RF放大器中采用CMOS的壓力，因?yàn)樗某杀镜停獵MOS的工作電壓低，因此難以在功率放大器中實(shí)現(xiàn)。CMOS還有高的噪聲系數(shù)，降低方法是增加晶體管結(jié)構(gòu)的尺寸，但這種辦法也增加了雜散電容，降低了產(chǎn)品的工作頻率。RFMD和其它公司提供藍(lán)寶石上做的CMOS，所有晶體管下面都有一個(gè)介電隔離層（參考文獻(xiàn)3）。這種方法有成本優(yōu)勢(shì)，減少了雜散電容。

受市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)實(shí)是，工程師們可以用CMOS制造用于Wi-Fi熱點(diǎn)應(yīng)用的小功率RF放大器。手機(jī)需要更特殊的工藝，如SOI（絕緣硅），GaAs將在近期手機(jī)基站上占支配地位。

一旦你的功率放大器有了線(xiàn)性良好的晶體管技術(shù)，接下來(lái)要關(guān)注放大器的架構(gòu)。你可以從一種間斷驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)（如Class C型）轉(zhuǎn)換到一種更連續(xù)的類(lèi)型，如Class AB型。Class C的效率高，因?yàn)樗靡恢痪w管驅(qū)動(dòng)一個(gè)儲(chǔ)能電路，產(chǎn)生出供發(fā)射的RF正弦波。但遺憾的是，Class C放大器不適應(yīng)現(xiàn)代的線(xiàn)性需求，尤其是基站。獲得良好線(xiàn)性的一種方式是減少對(duì)放大器的驅(qū)動(dòng)，這樣晶體管就不會(huì)接近飽和，輸出電壓擺幅就完全處于電源軌的范圍內(nèi)。不幸的是，這種方案的效率最差。

為解決這個(gè)問(wèn)題，可以嘗試采用一種Doherty放大器，它是一種復(fù)合型設(shè)備，使用了一個(gè)主通道和一個(gè)輔助RF通道，可以在信號(hào)強(qiáng)度低時(shí)節(jié)省功耗，而當(dāng)需要較高功率時(shí)，仍能適應(yīng)較大的信號(hào)擺幅（圖4）。Doherty放大器架構(gòu)運(yùn)行很好，但它增加了理想的簡(jiǎn)單放大器級(jí)的器件數(shù)和復(fù)雜性。