射频功率放大器

射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放大器。

射频功率放大器基本信息

中文名称 射频功率放大器 外文名称 RF PA
分    类 甲(A)、乙(B)、丙(C) 主要技术指标 输出功率与效率

射频功率放大器的工作频率很高,但相对频带较窄,射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。射频功率放大器可以按照电流导通角的不同,分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三类工作状态。甲类放大器电流的导通角为360°,适用于小信号低功率放大,乙类放大器电流的导通角等于180°,丙类放大器电流的导通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作状态,丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。射频功率放大器大多工作于丙类,但丙类放大器的电流波形失真太大,只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力,回路电流与电压仍然接近于正弦波形,失真很小。

除了以上几种按照电流导通角分类的工作状态外,还有使电子器件工作于开关状态的丁(D)类放大器和戊(E)类放大器,丁类放大器的效率高于丙类放大器。

射频功率放大器造价信息

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功率放大器 AFN-FGF150 查看价格 查看价格

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功率放大器 功率放大器|1套 1 查看价格 广州市保伦电子有限公司 四川  成都市 2015-12-15

传输增益

功率放大器的传输增益是指放大器输出功率和输入功率的比值,单位常用"dB"(分贝)来表示。功率放大器的输出增益随输入信号频率的变化而提升或衰减。这项指标是考核功率放大器品质优劣的最为重要的一项依据。该分贝值越小,说明功率放大器的频率响应曲线越平坦,失真越小,信号的还原度和再现能力越强。

输出功率

功率放大器的功率指标严格来讲又有标称输出功率和最大瞬间输出功率之分。前者就是额定输出功率,它可以解释为谐波失真在标准范围内变化、能长时间安全工作时输出功率的最大值;后者是指功率放大器的"峰值"输出功率,它解释为功率放大器接受电信号输入时,在保证信号不受损坏的前提下瞬间所能承受的输出功率最大值。

在发射系统中,射频末级功率放大器输出功率的范围可小到毫瓦级(便携式移动通信设备)、大至数千瓦级(发射广播电台)。为了要实现大功率输出,末级功率放大器的前级放大器单路必须要有足够高的激励功率电平。显然大功率发射系统中,往往由二到三级甚至由四级以上功率放大器组成射频功率放大器,而各级的工作状态也往往不同。

根据对工作频率、输出功率、用途等的不同要求,可以用晶体管、FET、射频功率集成电路或电子管作为射频功率放大器。

在射频功率方面,目前无论是在输出功率或在最高工作频率方面,电子管仍然占优势。现在已有单管输出功率达2000kW的巨型电子管,千瓦级以上的发射机大多数还是采用电子管。

当然,晶体管、FET也在射频大功率方面不断取得新的突破。例如,目前单管的功率输出已超过100W,若采用功率合成技术,输出功率可以达到3000W。

效率

效率是射频功率放大器极为重要的指标,特别是对于移动通信设备。定义功率放大器的效率,通常采用集电极效率ƞc和功率增加效率PAE两种方法。

线性

1.衡量射频功率放大器线性度的指标有三阶互调截点(IP3)、1dB压缩点、谐波、邻道功率比等。邻道功率比衡量由放大器的非线性引起的频谱再生对邻道的干扰程度。

2.由于非线性放大器的效率高于现行放大器的效率,射频功率放大器通常采用非线性放大器。但是分线性放大器在放大输入信号的放大的同时会产生一系列的有害影响。

3.从频谱的角度看,由于非线性的作用,输出信号中会产生新的频率分量,如三阶互调分量、五阶互调分量等,它干扰了有用信号并使被放大的信号频谱发生变化,即频带展宽了。

4.从时域的角度,对于波形为非恒定包络的已调信号,由于非线性放大器的增益与信号幅度有关,因此使输出信号的包络发生了变化,引起了波形失真,同时频谱也发生了变化并引起了频谱再生现象。对于包含非线性电抗元件(如晶体管的极间电容)的非线性放大器,还存在使幅度变化转变为相位变化的影响,干扰了已调波的相位。

5.非线性放大器的所有这些影响对移动通信设备来说都是至关重要的。因为,为了有效地利用频率资源和避免对邻道的干扰,一般都将基带信号通过相应滤波器形成特定波形,以限制它的频带宽度,从而限制调制后的频带信号的频谱宽度。但这样产生的已调信号的包络往往是非恒定的,因此非线性放大器的频谱再生作用使发射机的这些性能指标变差。

6.非线性放大器对发射信号的影响,与调制方式密切相关。不同的调制方式,所得到的时域波形是不同的,如用于欧洲移动通信的GSM制式,该制式采用了高斯滤波的最小偏移键控(GMSK),是一种相位平滑变化的恒定包络的调制方式,因此可以用非线性放大器来放大,不存在包络失真问题,也不会因为频谱再生而干扰邻近信道。

7.但对于北美的数字蜂窝(NADC)标准,采用的是偏移差分正交移相键控调制方式,已调波为非恒定包络,它就必须用线性放大器放大,以防止频谱再生。

杂散输出与噪声

对于通过天线双工器公用一副天线的接收机和发射机,如果接收机和发射机采用不同的工作频带,发射机功率放大器产生频带外的杂散输出或噪声若位于接收机频带内,就会由于天线双工器的隔离性能不好而被耦合到接收机前端的低噪声放大器输入端,形成干扰,或者也会对其他相邻信道形成干扰。

因此必须限制功率放大器的带外寄生输出,而且要求发射机的热噪声的功率谱密度在相应的接收频带出要小于-130dBm/Hz,这样对接收机的影响基本上可以忽略。

射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外,输出中的谐波分量还应该尽可能地小,以避免对其他频道产生干扰。

射频功率放大器是对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题作综合考虑的电子电路。在发射系统中,射频功率放大器输出功率的范围可以小至mW,大至数kW,但是这是指末级功率放大器的输出功率。为了实现大功率输出,末前级就必须要有足够高的激励功率电平。

射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率,是研究射频功率放大器的关键。而对功率晶体管的要求,主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗等参数。为了实现有效的能量传输,天线和放大器之间需要采用阻抗匹配网络。

射频功率放大器常见问题

  • 问下功率放大器有哪些

    1、音响器材正常的工作温度应该为18℃~45℃。温度太低会降低某些机器(如电子管机)的灵敏度;太高则容易烧坏元器件,或使元器件提早老化。夏天要特别注意降温和保持空气流通。   2、...

  • 功率放大器是什么?

    功率放大器简称“功放”,功放所用的有源器件主要是晶体管(双极型或场效应晶体管),在工作频率很高或要求输出功率很大等场合,也使用电子管(包括大功率发射电子管);在微波段使用行波管。功放按其有源器件的工作...

  • 功率放大器的种类

    功率放大器有多种分类方式:按适用范围可分为家用功放、专业功放;按用途可分为高保真(HI-FI)功放、AV功放;按结构拼接形式可分为前置放大器、纯后级功放、合并式功放;按其所用的元器件分可为电子管功放(...

射频功率放大器文献

射频功率放大器 射频功率放大器

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射频功率放大器 随着绿色环保、低碳经济理念在全球不断的推广深入人心,运营商对于 移动通信基站的效率提出了越来越高的需求。与此同时,由于移动通信市场 数据业务的飞速增长,移动通信基站的带宽要求也从最初的 20MHz 向 40MHz、60MHz 直至 100MHz 一路攀升,未来的 5G系统甚至需要 1GHz。 而在基站设备中,射频功放的能耗占到总能耗的 60%左右,因此,大带宽、 高效率、小体积,轻重量、低成本的射频功率放大器成为了未来移动运营商 降低 OPEX(运营成本 )、实现绿色节能的最为有效的手段。 ? ? 目前,整个业界移动通信基站使用的基本上都是基于 LDMOS 技术射频功 率放大器。 LDMOS 技术自上世纪九十年代应用于移动通信基站射频功率放 大器应用以来,以其优异的性能迅速占领了几乎全部的 2G和 3G市场份额。 全球每年用于移动通信基站的射频功率器件的销售数量大约一亿只,

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一种双向射频功率放大器设计 一种双向射频功率放大器设计

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针对目前集成射频芯片前端存在发射功率较小和接收信号灵敏度较低的缺陷,设计了一种双向射频功率放大器。测试表明,该放大器能够有效放大射频信号的功率以及提高接收信号的灵敏度,并能灵活地进行发射和接收双向切换。此外为了帮助学生深入理解射频电路中传输线、Smith圆图、阻抗匹配和有源电路等的设计及其调试方法,详细介绍了利用安捷伦ADS2009软件中的Smith圆图工具对放大芯片的源端和负载端的阻抗匹配电路进行仿真和分析方法。

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第1章 射频功率放大器电路基础 1

1.1 射频功率放大器的主要技术指标 1

1.1.1 输出功率 1

1.1.2 效率 3

1.1.3 线性 4

1.1.4 杂散输出与噪声 5

1.2 射频功率放大器电路结构 5

1.2.1 射频功率放大器的分类 5

1.2.2 A类射频功率放大器电路 6

1.2.3 B类射频功率放大器电路 10

1.2.4 C类射频功率放大器电路 13

1.2.5 D类射频功率放大器电路 15

1.2.6 E类射频功率放大器电路 19

1.2.7 F类射频功率放大器电路 22

1.3 功率放大器电路的阻抗匹配网络 25

1.3.1 阻抗匹配网络的基本要求 25

1.3.2 集总参数的匹配网络 26

1.3.3 传输线变压器匹配网络 28

1.4 功率合成与分配 32

1.4.1 功率合成器 32

1.4.2 功率分配器 36

1.5 功率放大器的线性化技术 40

1.5.1 前馈线性化技术 40

1.5.2 反馈技术 41

1.5.3 包络消除及恢复技术 43

1.5.4 预失真线性化技术 44

1.5.5 采用非线性元件的线性放大(LINC) 46

1.6 功率晶体管的二次击穿与散热 47

第2章 晶体管射频功率放大器电路 50

2.1 MAX2601/MAX2602 1 W 1.0 GHz 3.6 V射频功率放大器 50

2.2 MMG3001NT1/3002NT1 40~3600 MHz功率放大器 51

2.3 MMG3003NT1 40~3600 MHz功率放大器 54

2.4 MMG3005NT1 400~2400 MHz功率放大器 57

2.5 MMG3007/08/09/10/11/12/13NT1 0~6.0 GHz 功率放大器 58

2.6 MRF6404 30 W 1.8~2.0 GHz 26 V 射频功率放大器 60

2.7 MRF6409 20 W 960 MHz 26 V 射频功率放大器 62

2.8 MRF15090 90 W 1.5 GHz 26 V射频功率放大器 64

2.9 MRF20030/20060 30 W/60 W 2.0 GHz 26 V射频功率放大器 66

2.10 PH1617 60 W 1615~1685 MHz 26 V 射频功率放大器 67

2.11 PH1819 45 W 1805~1880 MHz 25 V 射频功率放大器 68

2.12 PTB 20151 45 W 1.8~2.0 GHz 26 V 射频功率放大器 70

2.13 SXA-289 5~2000 MHz 射频中功率放大器 71

2.14 SXA-389 400~2500 MHz 1/4 W射频中功率放大器 74

2.15 SXT-289 1.8~2.5 GHz 射频中功率放大器 75

第3章 场效应管(FET)射频功率放大器电路 78

3.1 2SK3074 630 mW VHF/UHF 功率放大器 78

3.2 2SK3075 7.5 W VHF/UHF 功率放大器 78

3.3 MMH3101NT1 21.5 dBm 250~3000 MHz功率放大器 79

3.4 MRF182R1 30 W 1.0 GHz 28 V 射频功率放大器 80

3.5 MRF184 60 W 1.0 GHz 28 V 射频功率放大器 81

3.6 MRF186 120 W 1.0 GHz 28 V 射频功率放大器 83

3.7 MRF281/MRF282 4 W/10 W 26 V 2.0 GHz 功率放大器 86

3.8 MRF284LR1/LSR1 30 W 2.0 GHz 26 V 功率放大器 88

3.9 MRF1511 8 W 175 MHz 7.5 V 射频功率放大器 91

3.10 MRF1513 3 W 520 MHz 12.5 V射频功率放大器 92

3.11 MRF1517 8 W 520 MHz 7.5 V射频功率放大器 93

3.12 NPTB00025 25 W 400~3000 MHz 28 V 射频功率放大器 94

3.13 PD57006 6 W 1.0 GHz 28 V 射频功率放大器 95

3.14 PD570 18/30/45/60/70 1.0 GHz 28 V 射频功率放大器 97

3.15 PTF 10041 12 W 1.0~2.0 GHz 射频功率放大器 99

3.16 PTF 10135 5 W 1.0~2.0 GHz 射频功率放大器 102

3.17 PTF 10149 70 W 921~960 MHz 射频功率放大器 104

3.18 PTF 102002 90 W 2110~2170 MHz 射频功率放大器 106

3.19 PTF 102003 120 W 2110~2170 MHz 射频功率放大器 107

第4章 单片微波集成电路(MMIC)功率放大器电路 110

4.1 AMMP-6420 6.0~18.0 GHz 1 W MMIC功率放大器 110

4.2 MSA-0504/0505 1.0 GHz 50 Ω MMIC功率放大器 110

4.3 MSA-0520 1.0 GHz 50 Ω MMIC 功率放大器 111

4.4 SGA-3363 DC~5.5 GHz 50 Ω MMIC功率放大器 111

4.5 SNA-100/176/186 DC~10.0 GHz 50 Ω MMIC功率放大器 113

4.6 SNA-400 DC~8.0 GHz 50 Ω MMIC功率放大器 114

4.7 SNA-600 DC~6.5 GHz 50 Ω MMIC功率放大器 115

4.8 SNA-486/686 DC~6.5/6.0 GHz 50 Ω MMIC放大器 116

4.9 TGA1073B-SCC 27.0~32.0 GHz 0.7 W MMIC功率放大器 117

4.10 TGA1073C-SCC 36.0~40.0 GHz MMIC功率放大器 118

4.11 TGA1135B-SCC 18.0~27.0 GHz 1 W MMIC 功率放大器 118

4.12 TGA1152-SCC 13.75~15.0 GHz 2 W MMIC 功率放大器 119

4.13 TGA1171-SCC 36.0~40.0 GHz 1 W MMIC功率放大器 120

4.14 TGA1172-SCC 27.0~32.0 GHz 1 W MMIC功率放大器 120

4.15 TGA2501-EPU 6.0~18.0 GHz 2.8 W MMIC功率放大器 121

4.16 TGA2502-EPU 12.5~15.0 GHz 4 W MMIC功率放大器 121

4.17 TGA4040 17.0~43.0 GHz 中功率放大器/乘法器 123

4.18 TGA4902-SM Ka-波段中功率放大器 123

4.19 XP1000 17.0~24.0 GHz MMIC 功率放大器 124

4.20 XP1001 26.0~40.0 GHz MMIC 功率放大器 125

第5章 射频功率放大器模块 127

5.1 AP502/AP512 4 W/8 W 2110~2170 MHz 射频功率放大器模块 127

5.2 AP513 8 W 1805~1880 MHz 射频功率放大器模块 128

5.3 ATF-501P8/ATF-511P8 50 MHz~6.0 GHz 射频功率放大器模块 128

5.4 MHL8115/D 1 W 50~1000 MHz 线性射频功率放大器模块 130

5.5 MHL8118/D 1 W 50~1000 MHz 线性射频功率放大器模块 130

5.6 MHW1345 800 mW 10~200 MHz线性射频功率放大器模块 131

5.7 PHA2729-300M 300 W 2.7~2.9 GHz雷达脉冲功率放大器模块 131

5.8 PTH 31002 30 W 1.9~2.0 GHz 50 Ω射频功率放大器模块 132

5.9 PTH 32003 25 W 1.9~2.0 GHz 50 Ω射频功率放大器模块 133

第6章 150~960 MHz射频功率放大器电路 134

6.1 AWT921 925~960 MHz功率放大器 134

6.2 MAX2232/MAX2233 250 mW 900 MHz增益可控功率放大器 137

6.3 MAX2235 1 W 900 MHz 3.6 V 功率放大器 142

6.4 MRFIC2006 500~1000 MHz 线性功率放大器 145

6.5 RF2132 800~950 MHz 线性功率放大器 146

6.6 RF2155 430~930 MHz 可编程增益功率放大器 148

6.7 RF2162 800~960 MHz 线性功率放大器 150

6.8 RF2175 380~512 MHz 线性功率放大器 151

6.9 RF2192 400~960 MHz 线性功率放大器 153

6.10 RF5110G FM 150 MHz/450 MHz/865 MHz/915 MHz 功率放大器 154

6.11 SPA-1118 1 W 850 MHz功率放大器 157

6.12 SPA-2118 1 W 850 MHz功率放大器 157

6.13 T0930 2 W 900 MHz 功率放大器 158

第7章 1.0~2.5 GHz射频功率放大器电路 160

7.1 AP601/602/603 1.8 W/4 W/7 W 28 V 800~2200 MHz功率放大器 160

7.2 AWT1921 1610~1626.5 MHz 功率放大器 162

7.3 MAX2242 2.4~2.5 GHz线性功率放大器 165

7.4 RF2126 2.45 GHz ISM线性功率放大器 169

7.5 RF2163 3 V 2.5 GHz ISM线性功率放大器 169

7.6 RF5152 2.4~2.5 GHz 线性功率放大器 171

7.7 RF5163 1.8~2.5 GHz 线性功率放大器 174

7.8 RF5187 0.8~2.5 GHz 线性功率放大器 177

7.9 SPA-1218/1318 1 W 1960/2150 MHz功率放大器 179

7.10 SPA-2318 1 W 1.7~2.2 GHz功率放大器 180

第8章 射频功率放大器的驱动器电路 183

8.1 AD8353 0.1~2.7 GHz 50 Ω驱动器 183

8.2 ADR3410 1 W 850~2200 MHz 50 Ω驱动器 185

8.3 HPMX-3002 150~960 MHz 驱动器 186

8.4 MAX2430 0.8~1.0 GHz 放大器/驱动器 189

8.5 MGA83563 0.5~6.0 GHz 功率放大器/驱动器 191

8.6 MRFIC2004 0.8~1.0 GHz 驱动器和斜坡电压发生器 196

8.7 NJG1307R 0.8~1.9 GHz 驱动器 198

8.8 NJG1312PC1 887~925 MHz SPDT开关和驱动器 200

8.9 SGA-5263 DC~4.5 GHz 驱动器 202

8.10 STB7101 0.9~1.9 GHz 宽频带前置功率放大器 204

8.11 TGA4042-EPU 41.0~45.0 GHz Q频带驱动器 205

8.12 TGA4510-SM 29.0~31.0 GHz Ka 频带驱动器 206

8.13 TGA4521 32.0~47.0 GHz Ka频带驱动器 207

第9章 蓝牙功率放大器电路 208

9.1 CGB240蓝牙功率放大器 208

9.2 CGB241二级蓝牙功率放大器 211

9.3 MAX2240蓝牙功率放大器 213

9.4 MAX2244/45/46蓝牙功率放大器 217

9.5 MRFIC2408蓝牙功率放大器 223

9.6 PA2423MB蓝牙功率放大器 224

9.7 RF2172蓝牙功率放大器 227

9.8 T7023 蓝牙功率放大器 230

9.9 T7024蓝牙前端电路 233

9.10 μPG2301TQ 蓝牙功率放大器 236

第10章 无线局域网(WLAN)功率放大器电路 239

10.1 AWL6153 2.4 GHz 802.11g/b WLAN 功率放大器 239

10.2 AWL9224 2.4 GHz 802.11b/g WLAN 功率放大器 240

10.3 AWL9924 2.4/5.0 GHz 802.11a/b/g WLAN 功率放大器 241

10.4 MAX2247 2.4 GHz IEEE 802.11b/g DSSS/OFDM WLAN功率放大器 243

10.5 MMG2401 2.4 GHz 802.11g WLAN 功率放大器 246

10.6 RF5117 2.4 GHz IEEE 802.11b/g WLAN 功率放大器 248

10.7 RF5125 2.4 GHz IEEE 802.11b/g/n WLAN 功率放大器 250

10.8 RF5189 2.4 GHz IEEE 802.11b WLAN 功率放大器 252

10.9 RF5300 5.0 GHz 802.11b/n WLAN 功率放大器 254

10.10 RFS P2023 2.4 GHz 802.11b/g WLAN 功率放大器 257

10.11 RFS P5022/5032 5.0 GHz 802.11a WLAN 功率放大器 259

10.12 SA2411 2.4 GHz 802.11b WLAN功率放大器 260

10.13 STB7720L 2.4 GHz 802.11 b/g WLAN功率放大器 262

10.14 T3515 5.0 GHz 802.11a WLAN功率放大器 264

10.15 T7031 2.4 GHz 802.11b WLAN功率放大器 265

10.16 TQP2420B 2.4 GHz 802.11b WLAN放大器 266

10.17 TQP2420G 2.4 GHz 802.11b/g WLAN放大器 269

10.18 TQP777002 2.4 GHz 802.11b/g WLAN功率放大器 272

第11章 WiMAX功率放大器电路 274

11.1 AWM6430 3.5 GHz WiMAX 功率放大器 274

11.2 NPT25015 15 W 1.7~2.7 GHz 28 V WiMAX 功率放大器 275

11.3 NPT35015 15 W 3.3~3.8 GHz 28 V WiMAX功率放大器 276

11.4 SZP-2026Z 2 W 2.2~2.7 GHz WiMAX功率放大器 278

11.5 TGA2702-SM 2.5 GHz WiMAX 驱动器/功率放大器 279

11.6 TGA2703-SM 3.5 GHz WiMAX驱动器/功率放大器 280

11.7 TGA2925-SG 5.6 W 3.5 GHz WiMAX功率放大器 280

第12章 射频信号功率检测/控制电路 283

12.1 AD8312 50 MHz~3.5 GHz 45 dB射频功率检测器 283

12.2 AD8314 0.1~2.7 GHz 45 dB射频功率检测器/控制器 285

12.3 AD8317 1 MHz~10.0 GHz 50 dB对数检测器/控制器 288

12.4 AD8318 1 MHz~8.0 GHz 60 dB对数检测器/控制器 290

12.5 AD8362 60 dB 50 Hz~2.7 GHz射频功率检测器 294

12.6 ADL5500 0.1~6.0 GHz TruPwrTM 检测器 299

12.7 LMV243 50 dB 450 MHz~2.0 GHz 射频发射功率控制器 301

12.8 LT5504 80 dB 0.8~2.7 GHz射频功率检测器 304

12.9 LT5534 60 dB 50 MHz~3.0 GHz 射频功率检测器 307

12.10 LT5536 -26~12 dB 0.6~7.0 GHz射频功率检测器 309

12.11 LT5537 83 dB 10~1000 GHz射频功率检测器 310

12.12 LTC5507 48 dB 100 kHz~1.0 GHz射频功率检测器 312

12.13 MAX2015 0.1~2.5 GHz 75 dB 对数检测器/控制器 314

12.14 MAX2016 LF~2.5 GHz的功率、增益和VSWR检测器/控制器 318

12.15 MAX2205/06/07/08 0.8~2.0 GHz射频功率检测器 323

参考文献 326

本书介绍了射频功率放大器电路的电路结构、工作原理、分析方法等电路设计所需要的相关信息,介绍了采用射频功率晶体管、射频场效应管(FET)、单片微波集成电路(MMIC)、射频功率放大器模块、单片射频功率放大器集成电路构成的射频功率放大器电路实例的主要技术性能、引脚端封装形式、内部结构、电原理图、印制电路板图和元器件参数等内容。

本书突出“先进性、工程性、实用性”的特点,可以作为从事无线通信、移动通信、

无线数据采集与传输系统、无线遥控和遥测系统、无线网络、无线安全防范系统等应用研究的工程技术人员在进行射频功率放大器设计时的参考书和工具书,也可以作为高等院校通信、电子等相关专业本科生和研究生的专业教材和参考书。

射频功率放大器:

射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放大器。

射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外,输出中的谐波分量还应该尽可能的小,以避免对其他频道产生干扰。

高频功率放大器:

高频功率放大器用于发射级的末级,作用是将高频已调波信号进行功率放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内的接收级可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。

高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。在“低频电子线路”课程中已知,放大器可以按照电流导通角的不同,将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o,适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大,因而不能用于低频功率放大,只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力,回路电流与电压仍然极近于正弦波形,失真很小。除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外,又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的还高,理论上可达100%,但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)的限制。

如果在电路上加以改进,使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小,则工作频率可以提高。这就是戊类放大器。在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率,必须采用低频功率放大器,而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高,但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大,决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低,但相对频带宽度却很宽。例如,自20至20000 Hz,高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载,如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高(由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz),但相对频带很窄。例如,调幅广播电台(535-1605 kHz的频段范围)的频带宽度为10 kHz,如中心频率取为1000 kHz,则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高,则相对频宽越小。因此,高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点,使得这两种放大器所选用的工作状态不同:低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则一般都工作于丙类(某些特殊情况可工作于乙类)。

宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器,它不采用选频网络作为负载回路,而是以频率响应很宽的传输线作负载。这样,它可以在很宽的范围内变换工作频率,而不必重新调谐。综上所述可见,高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大,效率高;它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同,因而负载网络和工作状态也不同。

高频功率放大器的主要技术指标有:输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度(或信号失真度)等。这几项指标要求是互相矛盾的,在设计放大器时应根据具体要求,突出一些指标,兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路,防止干扰是主要矛盾,对谐波抑制度要求较高,而对带宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题,其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效率,它通常工作在乙类、丙类,即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大,不能采用谐振回路作负载,因此一般工作在甲类状态;采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小,可以采用谐振回路作负载,故通常工作在丙类,通过谐振回路的选频功能,可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分,选出基波分量从而基本消除了非线性失真。

所以,高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态,不能用线性等效电路分析,工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法的物理概念清楚,分析工作状态方便,但计算准确度较低。以上讨论的各类高频功率放大器中,窄带高频功率放大器:用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率,或放大窄带已调信号或实现倍频的功能,通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器:用于对某些载波信号频率变化范围大得短波,超短波电台的中间各级放大级,以免对不同fc的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。

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