សីតុណ្ហភាពចំណុចប្រទាក់នៃឧបករណ៍សកម្មគឺជាកត្តាសំខាន់បំផុតដែលបណ្តាលឱ្យបាក់បែកក្នុងអំពើរ៉ាឌីយ៉ូថាមពលខ្ពស់។ ការកើនឡើង ១០°C នៅលើសីតុណ្ហភាពអតិបរមាដែលបានកំណត់ នឹងបន្ថយពេលវេលាមធ្យមរហូតដល់បាក់បែក (MTTF) ប្រហែលមួយកាលបរិច្ឆេទ—នេះគឺជាបទប្បញ្ញត្តិស្តីពីភាពអាចទុកចិត្តបានដែលបានបង្កើតឡើងយ៉ាងច្បាស់ ដែលផ្អែកលើគំរូសម្រាប់ប៉ះពាល់លឿនដែលផ្អែកលើសមីការអារ៉ីន៉ីស (Arrhenius) ពី JEDEC និងទិន្នន័យវាយតម្លៃពីវាលការងារ។ ក្រោមបន្ទុករ៉ាឌីយ៉ូដែលបន្តគ្រប់ពេល ការប៉ះពាល់ថាមពលបន្តនឹងប៉ះពាល់លឿនដល់បាក់បែកដោយអេឡិចត្រូម៉ាក្រេស៊ីន (electromigration) និងការខូចខាតនៃខ្សែប្រទាក់ (bond-wire fatigue)។ ការរចនាដែលរក្សាសីតុណ្ហភាពចំណុចប្រទាក់ទាបជាង ១២៥°C ជាធម្មតាអាចឱ្យបានអាយុកាលប្រើប្រាស់លើសពី ១០០,០០០ ម៉ោង; ចំណែកឯការប្រើប្រាស់លើសពី ១៥០°C ជាញឹកញាប់បណ្តាលឱ្យអត្រាបាក់បែកកើនឡើងជាពីរដងក្នុងរយៈពេល ២,០០០ ម៉ោងដំបូង។ ដូច្នេះ ការគ្រប់គ្រងកំដៅប្រក្រតីចាប់ផ្តើមពីការគណនាកំដៅដែលមានភាពត្រឹមត្រូវសម្រាប់ផ្ទៃដុំ (die) និងកញ្ចក់ (package)—ដោយប្រើការវិភាគធាតុកំណត់ (FEA) ដើម្បីព្យាករណ៍តំបន់ក្តៅប៉ះពាល់ខ្លាំងបំផុត (worst-case hot spots) ក្រោមគំរូការប៉ះពាល់ដែលមានភាពជាក់ស្តែង។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យយើងធ្វើការសម្រេចចិត្តដែលមានគុណភាពលើការបន្ថយថាមពល (power derating) សម្ភារៈប៉ះពាល់កំដៅ (heat-spreading materials) និងការរចនាប្រក្រតីនៃចំណុចប្រទាក់មេកានិក (mechanical interface design) មុនពេលផលិតគំរូដំបូង។
បន្ទះសៀគ្វីបោះពុម្ព (PCB) ដំណាក់ការជាប្រវែងផ្លូវកំដៅចម្បងពីចំណុចអេឡិចត្រូនិករបស់អេមផ្លេយផាយទៅកាន់បរិយាកាស។ សំណាក់ធ្វើពីសំរិទ្ធ ១ អោនស៍ (35 មីក្រូម៉ែត្រ) មិនគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ការរៀបចំសៀគ្វី RF ដែលមានថាមពលខ្ពស់ទេ; សំណាក់ធ្វើពីសំរិទ្ធ ២ អោនស៍ ឬ ៤ អោនស៍ អាចបន្ថយភាពធន់នឹងកំដៅបាន ៤០–៦០% ហើយបន្ថយការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាពនៅលើផ្ទៃបន្ទះបានយ៉ាងច្បាស់។ រន្ធកំដៅ—ដែលជាទូទៅមានប្រវែងប្រឆាំង ០,៣–០,៥ មីលីម៉ែត្រ ហើយបំពេញដោយសារធាតុអេប៉ុកស៊ីដែលមានសារធាតុបញ្ជូនកំដៅ—ដែលដាក់នៅផ្ទាល់ក្រោមផ្ទៃប៉ះរបស់ទ្រានស៊ីស្ទ័រ ផ្តល់ផ្លូវបញ្ជូនកំដៅបញ្ឈរដែលមានភាពធន់ទាបទៅកាន់ផ្ទៃដីខាងក្នុង។ សម្រាប់ការភ្ជាប់ជាមួយស្បែកកំដៅ (heatsink) ការដំឡើងត្រូវប្រើសារធាតុបញ្ជូនកំដៅ (TIM) ដែលមានសារធាតុបញ្ជូនកំដៅល្អ ដើម្បីបំបាត់ចន្លោះខ្យល់ និងធានាបាននូវការចែកចាយសម្ពាធឱ្យស្មើគ្នា។ ការប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាបន្ទះសៀគ្វីដែលមានសំរិទ្ធ (copper coin inserts) ឬបន្ទះសៀគ្វីដែលមានស្នូលធ្វើពីលោហៈ (metal-core PCB) រួមគ្នាជាមួយការប៉ះពាល់ខ្យល់បង្ខំ (forced-air cooling) អាចបន្ថយភាពធន់នៃកំដៅពីផ្ទៃខាងក្រៅរបស់ឧបករណ៍ទៅបរិយាកាសឱ្យទាបជាង ១°C/W។ ជម្រើសទាំងនេះ ដែលប្រមូលផ្តុំគ្នាបាន កំណត់ថាតើអេមផ្លេយផាយនេះនឹងនៅក្នុងជួរសីតុណ្ហភាពចំណុចប្រទាក់ (junction temperature) ដែលមានសុវត្ថិភាព ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការបន្តដោយប្រើថាមពលពេញលេញ ឬទេ។
ការរចនាអាមផ្លីហ្វាយអេរ៍អេហ្វខ្ពស់ ជាការចាំបាច់ត្រូវធ្វើការប៉ះទង្គិចគ្នារវាងប្រសិទ្ធភាព និងភាពលីនេអ៊ែរ។ ការដំណាំដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ប៉ះពាល់ដល់ឧបករណ៍សកម្មឱ្យចូលទៅក្នុងតំបន់មិនលីនេអ៊ែររបស់វា នៅជិតចំណុចសង្កត់ (compression point) ដែលបណ្តាលឱ្យសញ្ញាដែលបានប៉ះប៉ូវ (modulated signals) មានការប៉ះពាល់។ ការបន្ថយសញ្ញាចូល (Input back-off) — ដែលប្រើប្រាស់នៅក្រោមចំណុចសង្កត់ ១ ឌីប៉េល (1 dB compression point) យ៉ាងច្បាស់ — គឺជាវិធីសាស្ត្រដែលគេប្រើញឹកញាប់ដើម្បីកាត់បន្ថយបញ្ហានេះ ប៉ុន្តែវាអាចបណ្តាលឱ្យប្រសិទ្ធភាពការបំប្លែងពីឌីស៊ីទៅអេរ៍អេហ្វ (DC-to-RF conversion efficiency) ថយចុះ ១៥–២០ ភាគរយក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង។
ការជ្រើសរើសរចនាសម្ព័ន្ធប៉ាម្មេទ័រអាស្រ័យលើតម្រូវការភាពបន្ត (linearity) និងប្រសិទ្ធភាពនៅកម្រិតប្រព័ន្ធ។ ថ្នាក់ AB ផ្តល់នូវការប្រកួតប្រជែងដែលមានសារប្រយោជន៍ ដោយផ្តល់ប្រសិទ្ធភាព ៤០–៥៥% ជាមួយនឹងការប៉ះពាល់ (distortion) ដែលអាចទទួលយកបានសម្រាប់តំណភ្ជាប់ប្រេកង់ស្តេង (narrowband links) ជាច្រើន។ រចនាសម្ព័ន្ធថ្នាក់ F និងថ្នាក់ F បញ្ច្រាស (inverse Class F) បង្កើនប្រសិទ្ធភាពប៉ាម្មេទ័រលើសពី ៧០% ដោយការកែប្រែរូបរាងនៃវ៉ុល្ដេស (voltage) និងចរន្ត (current) ដើម្បីប៉ះពាល់ហាមីតូនិក (harmonics) — ប៉ុន្តែពួកគេបាត់បង់ភាពបន្តដែលមានស្រាប់ លើកលែងតែប្រើបច្ចេកទេសកែលម្អដូចជា ការប៉ាម្មេទ័រមុនឌីជីថល (digital predistortion - DPD)។ រចនាសម្ព័ន្ធឌូហាតី (Doherty) ដែលត្រូវបានប្រើយ៉ាងទូទាំងស្ថាប័នសេវាកម្មសេលេកុលារ រក្សាប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់នៅតាមជួរប្រេកង់ប៉ាម្មេទ័រដែលបានបន្ថយ (power back-off range) យ៉ាងទូទាំង ដោយការបញ្ចូលប៉ាម្មេទ័រសំខាន់ (ដែលបានកំណត់ប្រភេទថ្នាក់ AB) ជាមួយនឹងប៉ាម្មេទ័រប៉ះពាល់ (peaking amplifier) ដែលដំណើរការតែនៅពេលកម្រិតប៉ាម្មេទ័រចេញខ្ពស់ប៉ុណ្ណោះ។ វាជាទូទៅសម្រេចបានប្រសិទ្ធភាព ៥០–៦០% នៅពេលបានបន្ថយប៉ាម្មេទ័រ ៦–៨ dB ខណៈពេលដែលបំពេញតាមស្តង់ដារសម្រាប់សមាមាត្រការរាវរាយឆ្លងទៅឆាក់ជិតខាង (adjacent-channel leakage ratio - ACLR) — ដែលធ្វើឱ្យវាក្លាយជាស្តង់ដារដែលប្រើជាទូទៅសម្រាប់ប៉ាម្មេទ័រ RF ថាមពលខ្ពស់ 5G សម័យទំនើប។
អាម៉ាផ្លាយយេរ RF ទាំងអស់បណ្តាលឱ្យមានការខូចខាតមួយចំនួន—ដែលបង្ហាញជាទម្រង់ហារ៉ាម៉ូនិក (harmonics) ផលិតផលអន្តរការ (intermodulation products) និងសំឡេងរំខានកំដៅដែលកើនឡើង។ ហារ៉ាម៉ូនិកកើតឡើងពីភាពមិនលីនេអ៊ែរ (nonlinearity) របស់ឧបករណ៍ ហើយត្រូវតែត្រូវបានត្រង់ដើម្បីគោរពតាមម៉ាស់ការបញ្ចេញស្បេកត្រ៉ូម (spectral emission masks)។ ផលិតផលអន្តរការលំដាប់ទីបី (IM3) គឺជាបញ្ហាជាពិសេសនៅក្នុងប្រព័ន្ធភ្លើងច្រើនឆាក់ (multi-carrier systems) ដូចជា OFDM ដែលវាធ្វើឱ្យគុណភាពសញ្ញាអាក្សរធ្លាក់ចុះ និងបង្កើនអត្រាកំហុសប៊ីត (bit error rates)។ សំឡេងរំខានកំដៅកើនឡើងជាមួយសីតុណ្ហភាពចំណុចប្រទាក់ (junction temperature) ដែលបណ្តាលឱ្យកម្រិតសំឡេងរំខាន (noise floor) កើនឡើង ហើយបន្ថយជួរឌីណាមិក (dynamic range)។ នៅក្នុងអាម៉ាផ្លាយយេរ RF ដែលមានថាមពលខ្ពស់ និងប្រើបានលើជួរទំព័រទូទាំង (broadband) ឥទ្ធិពលទាំងនេះកាន់តែធ្ងន់ធ្ងរ ព្រោះបណ្តាញសម្រប (matching network) ត្រូវតែដំណាំលើជួរប្រេកង់ទូទាំងដោយមិនបង្កើតបាននូវបាតុភូតរំញ័រ (resonances) ឬការប៉ះទង្គិចនៃអ៊ីម៉េបេដង់ (impedance discontinuities)។ ការរចនាបច្ចុប្បន្នបានដោះស្រាយបញ្ហានេះដោយប្រើប្រាស់ការកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រប៉ាយ៉ាស (adaptive biasing) រួមគ្នាជាមួយការប៉ាន់ស្មានមុនដោយឌីជីថល (digital predistortion - DPD) ដែលធ្វើការបញ្ច្រាសមុននូវអនុគមន៍ប៉ាន់ស្មានមិនលីនេអ៊ែរ (nonlinear transfer function) របស់អាម៉ាផ្លាយយេរ។ នៅពេលដែលបានកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រឱ្យបានត្រឹមត្រូវ DPD នឹងធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវភាពលីនេអ៊ែរ ខណៈដែលការបាត់បង់ប្រសិទ្ធភាព (efficiency penalties) ត្រូវបានកំណត់ឱ្យមិនលើសពី ៥ ភាគរយ។
ការបញ្ជូនថាមពលបានល្អបំផុតក្នុងអំព្លីហ្វាយអេហ្វ (RF) ដែលមានថាមពលខ្ពស់ ទាមទារការផ្គូផ្គងអ៊ីមបេដងដែលមានភាពត្រឹមត្រូវ និងគ្របដណ្តប់ជួរទទើង (Broadband)។ ការមិនផ្គូផ្គងអ៊ីមបេដងដែលលើសពី VSWR 1.2:1 បណ្តាលឱ្យបាត់បង់ថាមពលរហូតដល់ 12% ហើយបង្កគ្រោះថ្នាក់ដល់ទ្រានស៊ីស្ទ័រ (transistor) ក្រោមលក្ខខណ្ឌបរាក់ (fault conditions) ដែលមាន VSWR ខ្ពស់។ ដំណោះស្រាយសម័យទំនើបប្រើប្រាស់បណ្តាញផ្គូផ្គងអ៊ីមបេដងដែលយកចិត្តទុកដាក់លើអេឡិកត្រូម៉ាញ៉េទិក (EM-aware) ដែលអាចកំណត់ឡើងវិញបាន ដែលរួមបញ្ចូលបាឡុន (baluns) ម៉ាយក្រូស្ទ្រីប (microstrip) ដែលអាចកំណត់ឡើងវិញបាន ដែលសម្រេចបានប្រសិទ្ធភាពក្នុងការបញ្ជូនថាមពលលើសពី 97% នៅលើជួរប្រេកង់ 600 MHz ដល់ 3.5 GHz។ បណ្តាញទាំងនេះគាំទ្រប្រតិបត្តិការច្រើនជួរប្រេកង់ ខណៈពេលដែលបំបាត់ហារ៉ាម៉ូនិក (harmonics) ដោយស្វ័យប្រវ័ត្តិតាមរយៈការបំពេញឲ្យមានការប្រឆាំងនឹងការប្រឆាំង (negative resistance compensation) ដែលជ្រើសរើសតាមប្រេកង់។ នៅក្នុងអារេ MIMO ដែលមានទំហំធំ (massive MIMO arrays) នៅជួរ C-band វិធីសាស្ត្រនេះបានបន្ថយសមាមាត្ររលកឈប់ (standing wave ratios) រហូតដល់ 63% ដែលធ្វើឱ្យការប៉ះពាល់លើសញ្ញាកាន់តែបរិសុទ្ធ និងការទប់ទល់នឹងកំដៅកាន់តែប្រសើរឡើងក្នុងការដំឡើងអំព្លីហ្វាយអេហ្វ (RF amplifier) ដែលមានថាមពលខ្ពស់។
ការជ្រើសរើសបច្ចេកវិទ្យាសេមីកុងឌាក្ត័រដែលសមស្របសម្រាប់អំព្លីហ្វាយអ៊ែរ RF ដែលមានថាមពលខ្ពស់ អាស្រ័យលើប៉ារ៉ាម៉ែត្រគោលដែលគេចង់បាន ដូចជា ប្រេកង់គោលដៅ ថាមពលចេញ ប្រសិទ្ធភាព និងការកំណត់ថវិកា។ សារធាតុ Gallium nitride (GaN) លើ silicon carbide ផ្តល់នូវសារធាតុដែលមានសារធាតុដែលមានថាមពលខ្ពស់បំផុត និងប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់បំផុតសម្រាប់ថាមពលលើសពី ១០០ វ៉ាត់—ជាពិសេសសំខាន់ណាស់សម្រាប់ស្ថានីយ៍មូលដ្ឋាន 5G macro និង mmWave។ សារធាតុ Silicon LDMOS នៅតែមានតម្លៃសមរម្យ និងមានស្ថេរភាពខ្ពស់សម្រាប់ការប្រើប្រាស់ស្ថានីយ៍មូលដ្ឋានក្រោម ៣ GHz ខណៈដែលសារធាតុ gallium arsenide (GaAs) ប្រសើរជាងគេក្នុងការរចនាដែលមានថាមពលមធ្យម និងមានភាពប៉ះពាល់ខ្ពស់នៅក្នុងប្រេកង់ millimeter-wave។ ការកើនឡើងនៃថាមពលលើសពី ១ kW បង្កឱ្យមានបញ្ហាក្តៅយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរ៖ សីតុណ្ហភាពនៅចំណុចប្រសព្វកើនឡើងដោយផ្ទាល់តាមបរិមាណថាមពលដែលបាត់បង់ ដែលប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ទៅលើស្ថេរភាពយូរអង្វែង។ ទោះបីជាការប្រើប្រាស់ទ្រាន់ស៊ីស្ទ័រច្រើនតម្លៃតាមរយៈអំព្លីហ្វាយអ៊ែរ Wilkinson ឬរចនាសម្រាប់ប្រភេទ balanced អាចបង្កើនថាមពលចេញសរុបក៏ដោយ ការបាត់បង់នៅក្នុងអំព្លីហ្វាយអ៊ែរប្រមូល និងការចែកចាយចរន្តមិនស្មើគ្នាធ្វើឱ្យបាត់បង់ប្រសិទ្ធភាព និងប្រសិទ្ធភាពចុងក្រាយ។ នៅកម្រិតថាមពលខ្ពស់ណាស់ (>១០ kW) អំព្លីហ្វាយអ៊ែរប៉ារ៉ាប៉ូល (TWTAs) នៅតែគ្រប់គ្រងទីផ្សារដោយសារតែមានសមត្ថភាពគ្រប់គ្រងក្តៅបានល្អជាង—ទោះបីជាជម្រើស solid-state កំពុងបើកចំហរយ៉ាងឆាប់រហ័សក៏ដោយ។ អ្នករចនាក៏ត្រូវគោរពដែលកំណត់ការប៉ះទង្គិចរបស់សារធាតុផងដែរ៖ នៅក្នុងឧបករណ៍ GaN វ៉ុលតេស្ទូរចេញ-ចូលលើសពី ១០០ V អាចបណ្តាលឱ្យមានការប៉ះទង្គិច avalanche។ ចុងក្រាយ ដែនកំណត់នៃការកើនឡើងបង្ហាញពីទំនាក់ទំនងរវាងសារធាតុដែលមានថាមពលខ្ពស់ ការប៉ះពាល់ក្តៅ និងស្ថេរភាពរបស់ឧបករណ៍—ដែលធ្វើឱ្យការជ្រើសរើសបច្ចេកវិទ្យាក្លាយជាការសម្រេចចិត្តមូលដ្ឋានសម្រាប់ការរចនាអំព្លីហ្វាយអ៊ែរ RF ដែលមានថាមពលខ្ពស់ និងមានស្ថេរភាព។
កត្តាសំខាន់បំផុតដែលប៉ះពាល់ដល់ភាពអាចទុកចិត្តបានគឺសីតុណ្ហភាពនៅចំណុចប្រសព្វ (junction temperature) របស់ឧបករណ៍សកម្ម។ ការប្រើប្រាស់ជាបន្តបន្ទាប់លើសពីសីតុណ្ហភាពដែលបានកំណត់នឹងប៉ះពាល់ដល់យន្តការបរាជ័យ ដូចជា ការធ្វើឱ្យរលាយដោយអេឡិចត្រូន (electromigration) និងការខូចខាតនៃខ្សែប្រទាក់ (bond-wire fatigue)។ ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពឱ្យបានត្រឹមត្រូវ រួមទាំងការប្រើប្រាស់គ្រឿងបញ្ជូនកំដៅ (heatsinks) និងរន្ធបញ្ជូនកំដៅ (thermal vias) គឺមានសារៈសំខាន់ណាស់សម្រាប់ភាពអាចទុកចិត្តបានយូរអង្វែង។
ការរចនាប៉ានែលសៀរ្យូ (PCB) មានតួនាទីសំខាន់ក្នុងការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាព ដោយផ្តល់ផ្លូវសម្រាប់ការបញ្ជូនកំដៅចេញ។ កត្តាដូចជា កម្រាស់សំរាប់សំរាប់ធ្វើពីសំរិទ្ធ (copper thickness) ការដាក់រន្ធបញ្ជូនកំដៅ (thermal via placement) និងការបញ្ចូលគ្រឿងបញ្ជូនកំដៅ (heatsink integration) ធានាថា អំព្លីផាយដំណើរការនៅក្នុងជួរសីតុណ្ហភាពសុវត្ថិភាពរបស់វា។
ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ជាញឹកញាប់នាំឱ្យមានភាពមិនបន្ទាប់ (nonlinearity) ដែលបណ្តាលឱ្យមានការប៉ះពាល់ដល់សញ្ញា (signal distortion)។ ការបន្ថយសញ្ញាចូល (input back-off) និងរចនាសម្ព័ន្ធកម្រិតខ្ពស់ដូចជា Doherty ឬ Class F ត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីរក្សាភាពសមស្របរវាងប្រសិទ្ធភាព និងភាពបន្ទាប់ក្នុងការរចនា។
អំព្លីផាយយេរទំនើបប្រើបច្ចេកទេសដូចជា ការធ្វើឱ្យមានការប៉ះពាល់មុនឌីជីថល (DPD) ដើម្បីបញ្ច្រាសឥរិយាបថមិនលីនេអ៊ែររបស់អំព្លីផាយយេរជាមុន ដែលជួយកែលម្អភាពលីនេអ៊ែរ ខណៈពេលដែលការបាត់បង់ប្រសិទ្ធភាពនៅតែមានតម្លៃទាបប៉ុណ្ណោះ។
បច្ចេកវិទ្យាសេមីកុងឌុកទ័រដូចជា កាល៉ីញ-នីត្រីត (GaN) ស៊ីលីកុន LDMOS និងកាល៉ីញ-អារ៉េណេស៊ីត (GaAs) គឺត្រូវបានប្រើជាទូទៅ ដែលជ្រើសរើសដោយផ្អែកលើតម្រូវការអំពីប្រេកង់ ថាមពល និងថ្លៃដើម។