射頻與毫米波積體電路

射頻功率放大器(RF power amplifier, PA)

發射機最後、也最耗電的一級——把毫瓦等級的調變訊號,灌進足夠的功率到天線、好讓訊號傳遍整座城的「肌肉」。如果說 LNA 執著於雜訊,那 PA 執著於效率與線性度:通話時它燒掉手機電池的最大一塊,所以每省下一個百分點的效率,就是多賺到的通話時間。

殘酷的取捨在於:效率最高的 PA 類別(B、C、開關式 D/E/F)線性度最差,而現代調變如 64-QAM 與 OFDM 卻要求高線性度,否則星座圖會糊掉、鄰頻會被污染。設計者用退載(在飽和點以下操作、犧牲效率)以及 Doherty PA、數位預失真等技巧來對抗。典型手機 PA 輸出 +27 dBm(0.5 W)、效率或許 40%;CMOS 的毫米波 5G PA 連這都很難達到。

PAE = (P_out,RF − P_in,RF) / P_DC (power-added efficiency)

PA 的效率與線性度是死對頭;整個 PA 設計領域基本上就是「想方設法繞過這個取捨」的藝術(Doherty、包絡追蹤、數位預失真)。

又稱
PARF PA功率放大器