功率放大器 (PA) 简介。 PDF 19 页

由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估使用。功放(PA)介绍功放(PA)介绍总流程大纲1.基本电路结构和电路原理2.主要技术指标3.配设计4.dc偏置电路5.线性功放设计上海工进通信技术有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估使用。基本电路原理 基本电路原理 PA功率放大器按材料分类:Si/SiGeCMOS BJT工艺(Axiom) GaAs/GaN/InP MESFET(RFMD/Skyworks/Triquint/Anadigics、Nissho) 按晶体管类型:双极结型晶体管(BJT) ) 异质结双极晶体管 (HBT) 高电子迁移率晶体管 (Phemt) ) 上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估。基本电路原理 基本电路原理 上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估使用。主要技术指标——工作频段工作频段是指放大器应满足所有性能指标的连续频率范围。

硅双极晶体管功率放大器和硅金属氧化物场效应管功率放大器的工作频率从300MHz到4GHz。砷化镓场效应管功放的工作频率从1GHz到几十GHz,通常分为S、L、C、X、Ku、Ka等频段。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估。主要技术指标——输出功率 最好的功率匹配并没有得到最好的增益匹配。一般来说,高功率设备的增益低于低功率设备。在宽带系统中,如果需要更好的功率输出,则很难实现宽带匹配。 1、饱和输出功率当功放的输入功率增加到一定值时,增加输入功率不会改变输出功率。这个输出功率称为功率放大器的饱和输出功率。 2、1dB压缩点输出功率P1dB 功放增益压缩1dB对应的输出功率称为1dB压缩点输出功率,记为P1dB。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估使用。主要指标——功率效率和功率附加效率功率放大器的功率效率是功率放大器的RF输出功率与提供给晶体管的DC 0功率之比。

RF 输出功率 =P DC 输入功率 对于双极晶体管,P 称为集电极效率,对于 MOSFET 和 MESFET,它称为漏极效率。显然,这个定义并没有考虑晶体管的放大能力,即功率效率相同的两个晶体管的功率增益可以相差很大。通常,在设计功率放大器时电子烟max模式推荐功率,希望使用具有高功率增益的功率晶体管。为此,RF 输出功率 RF 输入功率 add =DC 输入功率 的另一种定义称为功率放大器的功率附加效率。它不仅体现了将直流电源转换为射频电源的能力,加法还体现了放大射频电源的能力。显然,使用功率附加效率add来衡量功率放大器的功率效率更为合理。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估使用。主要技术指标——三阶互调信号输入功放时,输出信号中存在各种阶次的互调分量,其中三个阶次交叉 i i+1 i+1 ii i+1 调制分量(2-和-2)与基波信号角频率(和)非常接近,无法从信道中滤除,因此,三阶互调分量成为干扰信号同样,五阶互调分量(3i –2i+1 和 3i+1–2i)也是干扰信号,但比三阶互调分量小得多。严格时间可以忽略。

三阶互调系数PP33( ) 10 lg=10 lg M3 = dBcPPii+1,P分别为角频率和对应的基波信号输出功率; P3 是三个方程, Pii+1i i+1 一阶互调频率(2i – i+1 和2i+1 – i)下的三阶互调功率。三阶互调系数是衡量微波功率放大器非线性度的重要指标,不同的系统对其有不同的要求。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估使用。主要技术指标——三阶互调、三阶互调交叉点、基波信号输出功率特性延长线和右图中三阶互调特性延长线的交点称为三阶截距点,用符号IP3表示,对应的输出功率为P1,这也反映了微波功率放大器的非线性。当输出功率一定时,三阶截距点输出功率P1越大,微波功率放大器的线性度越好。在实际的PA Spec中,往往用OIP3表示,对应的输入是IIP。 3 上海共进通讯科技有限公司 福昕PDF生成器生成 © Foxit Software 仅供评测。主要技术指标——输入输出驻波比。大功率管的输入阻抗和输出阻抗很低。 BJT输入阻抗的实部只有几欧姆,与50系统很不匹配。

MESFET的输入阻抗比较高,与50系统的失配也很大。如果不匹配严重,会损坏功率管。输入输出驻波比的恶化也会导致系统的增益波动和群延迟恶化。因此,功放的输入输出驻波比应满足一定的要求。在大容量数字通信系统中,功放的输入输出驻波比为1.2:1,而在一般系统中,功放的输入输出驻波比可以设置为2 :1。也是设计微波功率放大器时必须考虑的技术指标。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估。主要技术指标——谐波和杂散 当信号增加到一定程度时,功率放大器由于工作在非线性区域会产生一系列谐波。对于窄带功率放大器,这些谐波不在通带内,用滤波器很容易滤除这些谐波。通常谐波可以降低到60dBc以下。谐波和寄生杂波 谐波和寄生杂波是系统中不需要的那些信号。它们是由功率放大器的放大过程引起的一种信号失真。与输入信号无谐波关系,如右图所示。表演。当驱动电平较高或输入和输出不匹配时,会出现大多数这些杂散噪声。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估。匹配设计 匹配设计 成功设计微波功率放大器的关键是设计阻抗匹配网络。

在任何微波功率放大器设计中,不正确的阻抗匹配都会使电路不稳定电子烟微商,同时会降低电路效率并增加非线性失真。设计功放匹配电路时,匹配电路应满足匹配、谐波衰减、带宽、驻波小、线性度、实际尺寸等多重要求。一旦确定了有源器件,可供选择的匹配电路就相当多,试图将可能的匹配电路列出到一个完整的设计表中几乎是不现实的。设计单级功放主要是设计输入匹配电路和输出匹配电路。两级功放的设计除了要设计输入匹配电路和输出匹配电路外,还需要设计级间匹配电路。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估使用。匹配设计 匹配设计 输出匹配电路设计 输出匹配电路应具有低损耗、高谐波抑制、提高驻波比、增加输出功率和改善非线性等功能。 ①谐波抑制。功放的非线性特性使输出不仅包含基波信号,还包含各种谐波。谐波的幅度与基波信号的幅度成正比。在大功率放大器中,由于基波功率较大,谐波功率也较大,尤其是二次谐波和三次谐波,对系统的影响不可忽略。

为了降低谐波功率输出,通常输出匹配电路采用低通结构或带通结构。采用带通结构时,应消除寄生通带的影响。当要求谐波输出很小时,仅靠上述匹配电路不能满足对谐波的抑制,还需要带阻滤波网络。 ②提高驻波比。功放匹配电路设计不完善,会导致功放输出驻波比较大,从而增加带内增益波动,产生寄生信号,严重时会产生自激振荡,烧毁电路。功率管。因此,在设计输出匹配电路时,驻波必须比较小。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估。匹配设计 匹配设计 输出匹配电路设计 ③低损耗。在大功率放大器中,由于输出功率大,输出电路中的一点损耗就会造成很大的功率损耗,并在输出电路板上转化为热量损耗,从而降低电路的可靠性例如,如果连续波输出功率为200W,输出匹配电路损耗为1dB,则输出匹配电路的耗散功率高达40W以上。输出功率越大,在输出配电电路上耗散的功率就越大。因此,在设计大功率放大器时,应尽量减少输出匹配电路的损耗。 ④ 线性。由非线性分析可知,功率放大器的三阶互调系数与负载有关。因此,在设计输出匹配电路时电子烟怎么样,必须考虑线性度指标的要求。

负载选择应确保最佳线性。 ⑤ 效率。功放的效率不仅取决于晶体管的工作状态、电路结构、负载等因素,还与输出匹配电路密切相关。输出匹配电路需要保证最大的基波功率增益、最小的谐波功率增益、尽可能小的损耗和良好的散热片。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估。偏置电路功率放大器中常用的偏置电路有集中参数和分布式参数两种形式,如图所示。图(a)为微波场效应管功率放大器的集总参数偏置电路;图(b)是微波BJT功率放大器的集总参数偏置电路;图(c)是微波场效应管功率放大器的分布参数偏置电路。集总参数偏置电路主要用于微波频率的低端,分布参数偏置电路主要用于微波频率的高端。在设计窄带或点频功率放大器时,偏置电路对电路性能的影响很小,几乎不能考虑。 图微波功率放大器偏置电路在设计宽带功率放大器时,或工作(a)MES FET功率放大器集中参数偏置电路;当频率较高时,偏置电路对电路(b)BJT功率放大器集中参数偏置电路;性能影响比较大,此时应加入偏置电路作为匹配电路的一部分(c)MES FET功率放大器分布式参数偏置电路。

考虑。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估使用。实际MMIC布局 实际MMIC布局 上海共进通信科技有限公司 由福昕PDF Creator生成 © Foxit Software 仅供评估使用。线性化设计 线性化设计 功率放大器的非线性会使信号幅度和相位失真。在数字通信系统中,它会在输出端引起符号间干扰,拓宽频谱,从而对相邻信道造成强烈干扰。为了提高通信质量,必须改善功率放大器的非线性。功率放大器的线性化技术包括功率回退法、负反馈法、负前馈法和预失真法。 1、功率回归法当功率放大器的输入功率降低1dB时,三阶互调系数提高2dB。采用降低输出功率的方法来提高功率放大器的线性度,称为功率回归法。是提高功率放大器线性度的常用且有效的方法。其优点是简单易实现;其缺点是降低了功放的功率附加效率,不能充分利用晶体管的功率容量,增加了功放的成本。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估。线性化设计 线性化设计 2.

负反馈法 负反馈法利用放大器输出的非线性失真信号来抵消放大器本身的部分非线性。左图为负反馈法原理图,PA为功率放大器,B为反馈网络。 1端输入双音信号电子烟max模式推荐功率,2端输入三阶互调分量。输出信号使一部分信号通过耦合器进入反馈网络B,通过反馈网络将信号反相,再通过耦合器进入功放;功放输出端的信号比没有反馈网络时小,三阶互调分量也减少了。右图为不带反馈网络和带反馈网络的功放输入输出信号频谱。这种方法的难点在于需要反馈网络来保证反馈信号与功率放大器的输入信号在较宽的频带内反相。负反馈功放负反馈法信号频谱示意图 上海共进通讯科技有限公司 福昕生成PDF Creator © Foxit Software 仅供评估。线性化设计 线性化设计 3.负前馈法 图 7-35 是负前馈法的示意图。输入信号同时输入功放PA和非线性发生器NG,输出端两个非线性失真信号正好抵消;同时,基本面信号也会失去一部分。图中的四个小图代表了每个点的光谱分量。与负反馈法一样,困难在于功率放大器和非线性发生器的非线性失真信号需要在更宽的频带内相互抵消。

负前馈法示意图 4.预失真法 非线性发生器NG产生非线性失真信号,输入功放PA,抵消功放产生的非线性失真。信号预失真可以在微波频段或中频段实现。后者可以抵消上变频器和功率放大器的非线性失真信号预失真方法示意图。上海共进通讯科技有限公司 由 Foxit PDF Creator 生成 © Foxit Software 仅供评估使用。偏振调制 偏振调制 • 上图是偏振调制原理框图。首先将二进制数据的数字信息调制成向量(vector)I、Q信号,这些I、Q信号再经过CORDIC处理,将I、Q信号转换为幅度和相位分离的R、j信号,即也就是说,我们将一个调制信号分离成两个完全独立的信号 AM(调幅)和 PM(相位调制)信号,然后将相同幅度的恒定包络 PM 信号连接到功率放大器的基极zippo电子烟,并驱动功率放大器到饱和区。它可以使功率放大器以最佳效率工作在非线性饱和区,然后将AM信号加入功率放大器的集电极,然后在功率放大器的输出端合成回原始信号。

由于原始信号被分成AM和PM,然后通过不同的路径到达PA然后合成,我们必须预先计算PA本身在这两条路径上造成的失真,所以在R之后,j必须是另外,对 AM 和 PM 的失真校正称为 AM-AM 失真和 AM-PM 失真。在这样的设计中,必须特别注意对功放增益失真和时延的补偿,使信号在功放输出端正确恢复。原始信号增益失真主要与AM有关,而时延与相位有关。上海共进通讯科技有限公司

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