930-960MHz GSM基站功率放大器设计+PCB图(4)
图2.1 放大器的输出与输入功率函数关系
衡量功放性能，固然希望 大，使得在相同输出功率下要求较小的输入电平，但更重要的是 大（决定动态上限范围）或 大（决定失真较小的输出功率）[10]。
2.2.2 三阶交调
假设有双频信号 和 输入放大器，见图2.2（a），由于非线性作用，输出有 成分,其中最靠近 、 的成分是 及 两个频率，一般落在放大器的频带内不能被滤除[11]，见图2.2（b）。这两个频率的幅度称为三阶交调幅度。
图2.2 功放的交调失真
定义三阶交调系数（用dB数表示时）
（2.2）
交调失真产物对模拟微波通信来说，会产生邻近话路之间的串扰，这对数字微波通信来说，会降低系统的频谱利用率，并使误码恶化。因此容量越大的系统，要求三阶交调系数值越低。
2.3 功放的几种线性化方法
针对功放的线性化问题，国内外做了大量的研究工作[12，13,14,15,16，17]。从理论和实践上面进行了分析和试验，概括起来有下列几种线性化方法。
2.3.1 功率回退法
这是最常用的方法，即选用功率较大的管子作小功率使用，也就是牺牲直流功耗来提高功放的线性度。在等幅双音信号输入情况下，用幂级数形式可以分析与1dB压缩点输出功率对应的三阶交调系数为：
(2.3)
而且进一步分析还发现，任意输入功率的三阶交调系数满足公式：
(2.4)
其物理意义如图所示，当 超过 之后， 继续增加，输出功率虽然略有增加，但是三阶交调却急剧恶化， 每增加1dB，IM3就恶化2dB；而如果从 每回退1dB，IM3可以改善2dB。
图2.3 功率基波和三阶交调输入输出特性
根据上面分析可以看出，功率回退法就是把功率放大器的输入功率从1dB压缩点向后回退几个分贝，工作在小于1dB压缩点的电平上，使功率放大器脱离饱和区，进入线性工作区，从而改善功率放大器的三阶交调系数。这种方法简单易行，不需要增加任何附加设备，是改善放大器线性度常用而有效的方法，尤其是对于批量生产时，调试方法简单且一致性较好。其缺点是功率放大器的附加效率大为降低。
2.3.2 负反馈法
负反馈是将功放输出的非线性失真信号反馈到输入端，与原输入信号共同作为功放的输入信号，以减小功放的非线性。图2.4是负反馈法的原理图，PA是放大器。输出端的信号经耦合器被采样后经过反馈网络，倒相，再与输入信号相加。这样真正输入功放的信号是一种已经失真了信号，它经过放大器PA后的输出信号虽然比没有反馈网络时候有所损失，却能有效地抑制三阶交调分量，从而起到改善功放非线性的效果。
图2.4 负反馈法原理框图
通常来说，反馈技术作为一种线性化方法在音频功放领域被广为采用[6]，有时候为了展宽频带或者提高功放的稳定性也被应用微波功放的设计中。但是为了改善功放的线性度，在微波频段，这种技术却使用很少。主要是因为，负反馈是以牺牲功率器件增益来改善放大器的失真特性的。微波器件的增益十分昂贵，尤其是对于一些窄带功放，一采用负反馈改善失真的方法有时会得不偿失。