在發(fā)射機(jī)的前級(jí)電路中，調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號(hào)功率很小，需要經(jīng)過一系列的放大獲得足夠的射頻功率以后，才能發(fā)送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率，必須采用射頻放大器，射頻放大器因此也成為了無線發(fā)射機(jī)的重要組成部分。

當(dāng)前5G時(shí)代到來，對(duì)基站產(chǎn)品而言，MM已成主流，單通道輸出功率已并不高，當(dāng)前對(duì)功放的需求的是小型化，集成化以及高寬帶。當(dāng)前分離方案小型化已經(jīng)做到很極致了，集成方向亦是大勢所趨。射頻放大器的主要技術(shù)指標(biāo)體現(xiàn)在頻率范圍、增益、噪聲系數(shù)和回波損耗上。除開大勢所趨的走向，目前市場選擇對(duì)于射頻放大器的考量主要在寬頻率范圍、線性O(shè)IP3性能、噪聲系數(shù)這些指標(biāo)上。

全差分放大器

射頻全差分放大器作為放大器里的細(xì)分類別，依靠高寬帶以及出色線性度和噪聲性能可取代射頻信號(hào)鏈中的無源平衡-非平衡變壓器和增益級(jí)。

LMH5401-SP是TI的耐輻射加固保障 (RHA) 6.5GHz 超寬帶全差分放大器。


（LMH5401-SP，TI）

LMH5401-SP 是一款針對(duì)射頻 (RF)、中頻 (IF) 或高速直流耦合時(shí)域應(yīng)用優(yōu)化的高性能耐輻射差分放大器。這個(gè)器件在SE-DE或差分至差分 (DE-DE) 模式下運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生非常低的二階和三階失真。該放大器針對(duì)SE-DE和DE-DE系統(tǒng)做了相應(yīng)的優(yōu)化，具有直流到2GHz的超高可用帶寬。LMH5401-SP廣泛應(yīng)用在如測試與測量、寬帶通信以及高速數(shù)據(jù)采集中，用于在信號(hào)鏈中進(jìn)行SE-DE轉(zhuǎn)換，同時(shí)無需外部平衡—非平衡變壓器。

LMH5401-SP 的可選電源范圍介于3.3V和5V之間，并且可根據(jù)應(yīng)用要求支持雙電源供電。掉電功能還可實(shí)現(xiàn)節(jié)能。只是當(dāng)器件由5V電源供電且達(dá)到 300mW 超低功耗時(shí)，這一性能等級(jí)才能實(shí)現(xiàn)。值得一提的是這個(gè)系列采用了TI先進(jìn)的互補(bǔ)BiCMOS工藝，在空間上有極大的節(jié)省。

不同于TI的思路，ADI旨在通過差分輸入和輸出架構(gòu)更好地抑制高頻PSRR和CMRR。差分輸入和輸出還可通過降低ADC接收到的總諧波失真，從而帶來系統(tǒng)改進(jìn)。

ADL5580是目前ADI最新的全差分放大器，具有10 dB的電壓增益，并針對(duì)直流至10.0 GHz范圍的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。


（ADL5580，ADI）

該系列在很寬的頻率范圍內(nèi)，能提供2.24 nV/√Hz的低折合到輸入噪聲譜密度 （在1000 MHz 時(shí)），同時(shí)對(duì)失真做了優(yōu)化。ADL5580通過使用兩個(gè)外部串聯(lián)電阻，將差分輸入的10 dB增益選擇改為較低的增益值。工藝上采用了SiGe，并使用4 mm x 4 mm 20端子網(wǎng)格陣列封裝封裝。

可變?cè)鲆娣糯笃?/u>

可變?cè)鲆娣糯笃魇莿?dòng)態(tài)范圍更大的寬帶寬、寬增益范圍放大器，線性度和噪聲性能上比普通射頻放大器更出色，在高速信號(hào)鏈和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上應(yīng)用尤為廣泛。


（LMH2832，TI）

以TI的LMH2832為例，作為一款高線性度雙通道數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃鳎邘挕⒌褪д婧偷驮肼暤奶匦苑浅＿m合用作雙路14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)器。在LMH2832上，包含一個(gè)固定增益模塊和一個(gè)可變衰減器，總增益為 30dB，最大衰減為 39dB。增益范圍為-9dB到30dB，增益步長為1dB，增益精度為±0.2dB。輸入阻抗可分別使用1:3Ω或1:2Ω比率平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器來輕松匹配50Ω或75Ω系統(tǒng)。

與典型的放大器一樣，射頻放大器可以根據(jù)具體應(yīng)用放大寬帶寬或窄帶寬的信號(hào)，寬帶射頻放大器得益于良好的增益平坦度性能，尤其是在測試高速信號(hào)鏈和寬帶通信協(xié)議時(shí)表現(xiàn)尤其突出。

上述的LMH2832是數(shù)字控制射頻放大器，這里再選取模擬控制射頻放大器做類比。


（ADRF6521，ADI）

ADRF6521，出自ADI，特點(diǎn)是雙通道、全差分、低噪聲和低失真。在增益范圍內(nèi)具有很高的無雜散動(dòng)態(tài)范圍，非常適合具有密集星座圖、多個(gè)載波并存在鄰近干擾的通信系統(tǒng)。

這款模擬控制射頻放大器具21 dB增益范圍，典型電壓增益為18 dB。差分輸入阻抗為100 Ω，差分輸出阻抗為16 Ω。±1 dB增益平坦度帶寬為2.5 GHz。輸出緩沖器能夠在低頻至1 GHz范圍內(nèi)針對(duì)二階和三階交調(diào)失真以及二次和三次諧波失真將1.5 V p-p擺動(dòng)至100 Ω負(fù)載(>55 dBc)。

ADRF6521采用+5 V單電源或各種雙電源靈活供電，完全禁用時(shí)，功耗極低，僅為25 mA。工藝上采用先進(jìn)的硅-鍺BiCMOS。從以上其性能參數(shù)不難看出，在點(diǎn)到點(diǎn)及點(diǎn)到多點(diǎn)無線電應(yīng)用領(lǐng)域，或是基帶IQ接收器，以及分集接收器上，該射頻放大器都有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。

小結(jié)

當(dāng)今更高的數(shù)據(jù)傳輸速率推動(dòng)了對(duì)更高無線電信噪比的需求，這也意味著對(duì)射頻放大器而言更高線性度射頻組件需求。不僅在材料上各廠商開始尋找新替代品，在線性化技術(shù)上也通過增加采樣頻率和增大量化階數(shù)的辦法來抵消高階互調(diào)失真，也正因?yàn)槿绱耍漕l領(lǐng)域雖然備受關(guān)注，由于技術(shù)水平較高，目前仍處于專利壁壘過大的競爭局面。