射频功率放大器RFA概述

基本概念

射频功率放大器RF PA是发射系统中的主要部分,其重要性不言而喻;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;在调制器产生射频信号后,射频已调信号就由RF PA将它放大到足够功率,经匹配网络,再由天线发射出去;

放大器的功能,即将输入的内容加以放大并输出;输入和输出的内容,我们称之为“信号”,往往表示为电压或功率;对于放大器这样一个“系统”来说,它的“贡献”就是将其所“吸收”的东西提升一定的水平,并向外界“输出”;如果放大器能够有好的性能,那么它就可以贡献更多,这才体现出它自身的“价值”;如果放大器存在着一定的问题,那么在开始工作或者工作了一段时间之后,不但不能再提供任何“贡献”,反而有可能出现一些不期然的“震荡”,这种“震荡”对于外界还是放大器自身,都是灾难性的;

射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率,如何提高输出功率和效率,是射频功率放大器设计目标的核心;通常在射频功率放大器中,可以用LC谐振回路选出基频或某次谐波,实现

不失真放大;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;

分类

根据工作状态的不同,功率放大器分类如下：

传统线性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;

开关型功率放大器Switching Mode PA,SMPA,使电子器件工作于开关状态,常见的有丁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;SMPA将有源晶体管驱动为开关模式,晶体管的工作状态要么是开,要么是关,其电压和电流的时域波形不存在交叠现象,所以是直流功耗为零,理想的效率能达到100%;

传统线性功率放大器具有较高的增益和线性度但效率低,而开关型功率放大器具有很高的效率和高输出功率,但线性度差;具体见下表：

电路组成

放大器有不同类型,简化之,放大器的电路可以由以下几个部分组成：晶体管、偏置及稳定电路、输入输出匹配电路;

1、晶体管

晶体管有很多种,包括当前还有多种结构的晶体管被发明出来;本质上,晶体管的工作都是表现为一个受控的电流源或电压源,其工作机制是将不含内容的直流的能量转化为“有用的”输出;直流能量乃是从外界获得,晶体管加以消耗,并转化成有用的成分;不同的晶体管不同的“能力”,比如其承受功率的能力有区别,这也是因为其能获取的直流能量的能力不同所致；比如其反应速度不同,这决定它能工作在多宽多高的频带上；比如其面向输入、输出端的阻抗不同,及对外的反应能力不同,这决定了给它匹配的难易程度;

2、偏置电路及稳定电路

偏置和稳定电路是两种不同的电路,但因为他们往往很难区分,且设计目标趋同,所以可以放在一起讨论;

晶体管的工作需要在一定的偏置条件下,我们称之为静态工作点;这是晶体管立足的根本,是它自身的“定位”;每个晶体管都给自己进行了一定的定位,其定位不同将决定了它自身的工作模式,在不同的定位上也存在着不同的性能表现;有些定位点上起伏较小,适合于小信号工作；有些定位点上起伏较大,适合于大功率输出；有些定位点上索取较少,释放纯粹,适合于低噪声工作；有些定位点,晶体管总是在饱和和截至之间徘徊,处于开关状态;一个恰当的偏浴室电视机

同步相量测量装置置点,是正常工作的础;在设计宽带功率放大器时,或工作频率较高时,偏置电路对电路性能影响较大,此时应把偏置电路作为匹配电路的一部分考虑;

阀门防火罩偏置网络有两大类型,无源网络和有源网络;无源网络即自偏置网络通常由电阻网络组成,为晶体管提供合适的工作电压和电流;它的主要缺陷是对晶体管的参数变化十分敏感,并且温度稳定性较差;有源偏置网络能改善静态工作点的稳定性,还能提高良好的温度稳定性,但它也存在一些问题,如增加了电路尺寸、增加了电路排版的难度以及增加了功率消耗;

稳定电路一定要在匹配电路之前,因为晶体管需要将稳定电路作为自身的一部分存在,再与外界接触;在外界看来,加上稳定电路的晶体管,是一个“全新的”晶体管;它做出一定的“牺牲”,获得了稳定性;稳定电路的机制能够保证晶体管顺利而稳定的运转;

机器人拉车 3、输入输出匹配电路cng撬装加气站

匹配电路的目的是在选择一种接受的方式;对于那些想提供更大增益的晶体管来说,其途径是全盘的接受和输出;这意味着通过匹配电路这一个接口,不同的晶体管之间沟通更加顺畅,对于不同种的放大器类型来说,匹配电路并不是只有“全盘接受”一种设计方法;一些直流小、

根基浅的小型管,更愿意在接受的时候做一定的阻挡,来获取更好的噪声性能,然而不能阻挡过了头,否则会影响其贡献;而对于一些巨型功率管,则需要在输出时谨小慎微,因为他们更不稳定,同时,一定的保留有助于他们发挥出更多的“不扭曲的”能量;

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