射频放大器就是这么看-基础篇

分享到:

1

 

其实很多筒子都想看放大器相关的东西,射频君一直很头疼这个题目。毕竟是比较复杂的器件,其实写起来也是很困难的。今天就来跟大家唠唠放大器相关的基础知识,抛砖引玉哈。

射频放大器,根本上是我们射频系统中的正反馈系统,一般位于发射链路上。由于考虑无线传输的链路衰减,发射端需要辐射足够大的功率才能获得比较远的通信距离。因此,射频放大器主要负责将功率放大到足够大后馈送到天线上辐射出去,是通信系统中的核心器件。

 

2

 

那么对于如此重要的器件来说,射频放大器又有哪些主要类型呢?

1)从工作频带分类

按工作频带分类,可以分为窄带射频功率放大器和宽带射频功率放大器。窄带射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路,例如LC谐振回路。宽带射频功率放大器则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为负载。

2)从匹配网络性质分类

根据匹配网络的性质,可将功率放大器分为非谐振功率放大器和谐振功率放大器。非谐振功率放大器的匹配网络是非谐振系统,例如高频变压器、传输线变压器等非谐振系统,它的负载性质呈现纯电阻性质。而谐振功率放大器的匹配网络是谐振系统,它的负载性质呈现电抗性质。

3)按电流导通角分类

按照电流导通角,射频功率放大器可以分为A类、AB类、B类、C类、D类、E类等。这些类别区别大家可以参见如下的表格

 

3

 

放大器的分类中,我们经常说的还是按导通角分的AE类的放大器。丙类工作状态的输出功率和效率是这几种工作状态中最高的,射频用的放大器大部分工作于C(丙)类。

放大器的分类就已经如此复杂,可见主要性能指标肯定不会简单,实际上也是这样。

放大器的主要指标如下:

1. 工作频率范围

一般来讲,是指放大器的线性工作频率范围。如果频率从DC开始,则认为放大器是直流放大器。

2. 增益

工作增益是衡量放大器放大能力的主要指标。增益的定义是放大器输出端口传送到负载的功率与信号源实际传送到放大器输入端口的功率之比。

增益平坦度,是指在一定温度下,整个工作频带范围内放大器增益的变化范围,也是放大器的一个主要指标。

3. 输出功率和1dB压缩点(P1dB

4

参见上图2,当输入功率超过一定量值后,晶体管的增益开始下降,最终结果是输出功率达到饱和。当放大器的增益偏离常数或比其他小信号增益低1dB时,这个点就是大名鼎鼎的1dB压缩点(P1dB)。一般说放大器的功率容量,就是拿1dB压缩点来表示的了。

4. 效率

由于功放是功率元件,需要消耗供电电流。因此功放的效率对于整个系统的效率来讲极为重要。

功率效率是功放的射频输出功率与供给晶体管的直流功率之比。

ηp=射频输出功率/直流输入功率

5. 交调失真(IMD)

交调失真是指具有不同频率的两个或者更多的输入信号通过功率放大器而产生的混合分量。这是由于功放的非线性特质造成的。

其中,由于三阶交调产物离基波信号特别近,影响最大,因此交调产物中最着重考虑的就是三阶交调。三阶交调产物越低越好。

6. 三阶交调截止点(IP3

图2中基波信号输出功率延长线与三阶交调延长线的交点称为三阶交调截止点,用符号IP3表示。

IP3也是功放非线性的重要指标。当输出功率一定时,三阶交调截止点输出功率越大,功放的线性度就越好。

7. 动态范围

功放的动态范围一般是指最小可检测信号到线性工作区最大输入功率之间的差值。自然,这个值肯定是越大越好。

8. 谐波失真

当输入信号增加到一定程度后,功放会由于工作到了非线性区产生一系列谐波。对于大功率放大器系统中,一般需要用滤波器将谐波降到60dBc以下。

9. 输入/输出驻波比

这也是非常重要的指标,表明功放和整个系统的匹配程度。输入、输出比变坏会导致系统的增益起伏和群时延变坏。但是高驻波比的功放是比较难以设计的,一般的系统中,都会需要要求功放的输入驻波比低于21

论坛相关资料推荐:

【微波射频放大器资料】

射频放大器设计(台湾中华大学 田庆诚)

继续阅读
射频功率测试其实讲明白了很简单

自从第一台无线电发射机诞生之日起,工程师们就开始关心射频功率测量问题,直到今天依然是个热门话题。无论是在实验室、产线,还是教学中,功率测量都是必不可少的。

5G技术开发第三阶段进展情况:部分完成

在7月17日召开的"5G和未来网络战略研讨会"上,中国信通院副院长、IMT-2020推进组组长王志勤详述了5G技术实验第三阶段的进展情况,她表示,5G第三阶段的测试还是在一个阶段过程,目前已经完成了一部分,第一部分在室内测试,第二部分是射频,第三部分是核心网络。

射频功放专利申请情况分析

射频功率放大器是常用的电路器件,国内外该领域的专利申请量已有很多。本文对该技术领域的专利申请进行检索,系统性的对本领域专利申请量、重要申请人、申请重点领域等进行了分析。

中国的5G通信,射频器件是最大掣肘?

自动驾驶、远程医疗、智能工厂、VR/AR……一大波改变我们工作和生活方式的应用,伴随着首个完整的3GPP R15标准终结,正照进现实。一切得益于5G网络的极低时延、超高速率和更广连接三大特性。而工作在高频之下的5G网络在这些应用场景下更是游刃有余。

200nm晶圆紧缺,模拟/MEMS/射频都需要,咋办?

对模拟、MEMS和射频芯片的需求不断增长,将会继续导致200mm晶圆厂产能和设备严重短缺,并且没有任何缓和的迹象。