热力学的基本原则表明，虽然开关电源的效率接近98%，但没有任何电子设备能够达到100%的效率。遗憾的是，目前还没有任何产生射频功率的器件能够接近或达到理想性能，因为在将直流功率转换为射频功率的过程中存在诸多缺陷，包括信号传输引起的损耗、工作频率转换时的损耗以及设备固有特性造成的能量损失。因此，
射频功率放大器是一种效率较低的硬件设备。
不令人意外的是，无线射频功率产品的每个环节，从半导体到放大器再到发射器，无论是厂家、大学还是国防部门，都花费大量时间和资源来提高射频功率器件的效率。这样做是有充分理由的：即使是微小的效率改善也可以延长电池驱动类产品的使用时间，并减少无线基站每年的能源消耗。图1显示了射频部分在基站整体功耗中所占比例的情况。
幸运的是，经过多年的努力提高射频功率效率，这些情况正在逐渐改变。这些工作涉及到器件级别的优化，以及采用了一些创新技术，如包络跟踪和综合、数字预失真/波峰因子降低方案，以及采用比常见AB类放大器更高级别的放大器。
放大器设计的一个重大转变是Doherty架构，在过去的5年内已成为基站放大器的标准。自从贝尔实验室（现为西屋电气的一部分）的Doherty博士在1936年发明了这种架构以来，它在很长一段时间内只在少数应用中使用。Doherty的研究创造了一种新的放大器结构，在输入信号具有很高峰均比（PAR）时，能够提供极高的功率增益效率。实际上，如果设计得当，相对于标准的并行AB类放大器，Doherty放大器的效率可以提高11％至14％。
当然，从1936年以后的许多年里，只有很少的信号具备这些特性，例如调制方案中使用的AM和FM信号并不具备这些特性。而现在，几乎每个无线系统都产生高峰均比信号，从WCDMA、CDMA2000到采用正交频分复用的系统（如WiMAX、LTE和最新的Wi-Fi）都是如此。
经典的Doherty放大器（参见图2）是一种负载调制架构，实际上由两个放大器组成：一个是以AB类模式工作的载波放大器，另一个是以C类模式工作的峰值放大器。输入信号通过功分器以90°的相位差等分给每个放大器。放大后，信号通过功率耦合器重新合成。当输入信号处于峰值时，两个放大器同时工作，并表现出最大化输出功率的负载阻抗。
然而，随着输入信号功率的下降，C类峰值放大器被关闭，只有AB类载波放大器仍在工作。在较低功率电平下，AB类载波放大器表现为经过调制的负载阻抗，以提高效率和增益。随着这种架构的复苏，Doherty放大器的设计在快速迭代中取得了重大进展，并取得了巨大成功。
当然，没有任何结构是完美的。与双AB类放大器相比，Doherty放大器在线性度和输出功率方面稍有不足。这引出了另一个重要的电路选择，在当今通信环境中已成为必不可少的技术：模拟和数字线性化技术。其中，数字预失真（DPD）是最广泛使用的技术之一，有时与波峰因子降低（CFR）结合使用。DPD和CFR都可以显著降低Doherty放大器的失真，而精心设计的器件和放大器可以最大程度地降低线性损耗。然而，它们对于Doherty放大器的使用并没有严格的定义，但在其他放大器结构中使用效果也同样明显。
提高线性度的要求
现代数字调制技术要求放大器具有足够高的线性度，以避免互调失真降低信号质量。不幸的是，当放大器性能最佳时，它们接近饱和电平，随后变得非线性化，RF功率输出随着输入功率的增加而下降，并出现明显的失真。这种失真会导致相邻信道或服务的干扰。因此，设计人员通常将RF输出功率退到一个“安全区”，以确保线性度。然而，当他们这样做时，需要使用多个RF晶体管才能达到所需的RF输出功率，这将增加电流消耗，缩短续航时间，或者在基站中增加运营成本。
DPD有效地在放大器的输入端引入了“反失真”，消除了放大器的非线性。其结果是，放大器不需要退到最佳工作点，也不需要更多的射频功率器件。由于放大器变得更高效，带来的好处包括降低散热成本和减少所有重要电力消耗。CFR通过持续检查失真情况，并通过降低输入信号的峰均比来工作，降低了信号的峰值，以避免信号通过放大器时发生削波或失真。当DPD和CFR同时使用时，可以获得更大的增益。
总结
对于提高射频功率效率的工作，可以进行详尽的描述，甚至写成一本大书。这些内容不仅限于本文的研究范围，还包括使用不同类型放大器和相关技术方面的内容。通过将这些技术结合起来，可以获得有意义的结果。无论我们取得多大的进展，只要对更高数据速率的需求仍然存在，对提高效率的探索就会持续下去。
关键词：罗姆放大器
