系统设计需要考虑射频链路的预算、天线设计、电池寿命及射频调整电路等诸多因素，另外，还会涉及到输出功率与发送器电流消耗的折中。maxim低廉的收发芯片(如：max1472/max7044/max1479/max7030/max7031/max7032)集成了独特的功率放大器，允许用户在保证高效率的同时，合理控制输出功率和发送器电流损耗，这种折中控制是提高电池寿命的关键。maxim器件在折中选择输出功率与共耗时不需要修正电路，而是简单地改变功率放大器的负载阻抗。

　　以下分析了不同类型的功率放大器，给出了maxim收发芯片的仿真结果。

功率放大器类型

a类、b类和c类功率放大器

　　a类功率放大器的信号有一个偏置点，当输入信号幅度改变时，器件消耗的平均电流并不改变。图1中，m1可以看作是幅度为idc的电流源。

　　放大器最大输出功率对应的输出阻抗为：

　　因此，a类功率放大器的效率最大值为50% [1]。假设，在保证偏置电流为idc的同时，m1漏极电压摆幅最低可以到地电位。工作在线性电阻区会使a类cmos功率放大器的实际效率降低到40%以下。这意味着工作电压确定后，为了保持高效，a类功率放大器的偏置电流必须随着输出功率的改变而改变。由于a类功率放大器的偏置点不随输入信号的改变而改变，所以在注重增益的线性度的应用中，此类功率放大器是最佳结构。

　　b类和c类功率放大器与a类相比，可以实现更高效率，但通常输出功率较低，并且有较大失真。

　　a类、b类和c类功率放大器的共同特点是有源器件被视作电压控制电流源，并且不希望其工作在线性电阻区。

d类、e类和f类功率放大器

　　与a类、b类和c类功率放大器相反，d类、e类和f类cmos功率放大器通过工作在线性电阻区来优化效率和输出功率。这些功率放大器通常被称作“开关模式”功率放大器。因为这些功率放大器可以在低工作电压下实现高效率，所以被广泛用于ism频段的收发装置。图2所示，在开关模式的功率放大器中，输出级电路由大信号方波驱动。

　　可以把输出级晶体管看作一个按照设定频率、占空比进行开关操作的电阻。从图2还可以看出，输出级晶体管含有丰富的谐波成分。这些谐波成分取决于驱动信号的占空比和幅度、场效应管的导通电阻和功率放大器的负载电阻。在d类功率放大器中，通过改变输入信号的占空比改变输出功率，即脉宽调制模式(pwm)。d类功率放大器通常用于输出功率连续变化的音频领域。

　　对于e类功率放大器，输入信号的占空比恒定不变。匹配网络用于最小化输出级开关导通时的漏极电压。通过最小化输出级开关的导通压降，可以降低开关管的损耗，提高pa的整体效率。

　　f类功率放大器与e类功率放大器相似，但设计匹配网络时要特别注意谐波阻抗，以实现最高效率。因为要考虑谐波电阻，f类功率放大器匹配网络设计一般更复杂。

开关模式功率放大器

　　所有maxim的cmos ism频段收发器都提供漏极开路的功放输出。在整个300mhz到450mhz频段内，占空比固定在25%。用户根据所要求的输出功率、电流损耗和谐波参数来设计匹配网络。

　　图3是开关模式功率放大器输出级的简单模型。

　　图中，rsw是场效应管的导通电阻，cpa是等效的器件寄生电容总和，cpkg是封装电容，cboard是板上电容。表1列出了maxim ism频段主要收发器件的开关电阻和电容值。

　　注意：开关导通电阻的典型值对应于vdd = 2.7v的工作电压；另外，板上寄生电容受布线影响很大。e类、f类功率放大器和匹配网络的设计可以参照文献[2,3,4]，读者可以利用这些资料作为技术背景。考虑到本文篇幅，这里只能提及两点：首先，匹配网络的设计必需使功率放大器的效率最高；其次，输出级导通压降较低时，功率放大器的效率最高。

开关模式功率放大器的仿真

　　在许多低成本ism频段