本发明实施例提供一种非线性补偿功率放大电路和极坐标发射机，该电路包括极坐标信号发生器、第一数模转换器、第一滤波器、第二数模转换器、第二滤波器、混频器、解码器和M组功率放大器，M组功率放大器中的每一组功率放大器的单位增益不同，每一组功率放大器的增益能够以对应的单位增益为步长被逐步调整。解码器，用于比较解码后的幅度值与预定阈值，在解码后的幅度值小于预定阈值时，使能M组功率放大器中的一组或多组功率放大器；当解码后的幅度值大于预定阈值时，除了已经使能的一组或各组功率放大器外，再增补一组功率放大器；再根据解码后的幅度值，使用已使能的各组功率放大器中的部分或全部功率放大器对混频器的输出进行功率放大。