射频功率放大器简介(1).ppt

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1、射频功率放大器简介QupeiMay.2016什么是功率放大器简单说，功率放大器作用就是把弱信号放大利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流，起到电流电压放大的作用，射频功率放大器的应用领域比较广泛，比如在雷达、通信、导航、卫星地面站、电子对抗设备中都需要它。无线通信收发机结构主要性能指标1.工作频率范围（F）：指放大器满足各级指标的工作频率范围。放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。2.功率增益（G）：指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用“dB”。3.增益平坦度(ΔG)：指在一定温度下，

2、在整个工作频率范围内，放大器增益变化的范围。增益平坦度由下式表示ΔG=±（Gmax-Gmin）/2dBΔG：增益平坦度Gmax：增益——频率扫频曲线的幅度最大值Gmin：增益——频率扫频曲线的幅度最小值4.噪声系数(NF)：噪声系数是指输入端信噪比与放大器输出端信噪比的比值，单位常用“dB”。噪声系数由下式表示：NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比）在放大器的噪声系数比较低（例如NF<1）的情况下，通常放大器的噪声系数用噪声温度（T）来表示。噪声系数与噪声温度的关系为：T=（NF-1）T0或NF=T/T0+1T0-绝对温度（290K）主要性能指标5.

3、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射频输出功率与供给晶体管的直流功率之比。η=直流输入功率/射频输出功率显然，这种定义并没有考虑晶体管的放大能力，即具有相同功率效率的两个晶体管的功率增益可以差别很大。通常，在设计功率放大器时，希望用功率增益高的功率晶体管。为此，又给出另一种定义ηadd=（射频输出功率-射频输入功率）/直流输入功率ηadd称为功率放大器的功率附加效率，它既反映了直流功率转换成射频功率的能力，又反映了放大射频功率的能力。很明显，用功率附加效率ηadd衡量功率放大器的功率效率是比较合理的。主要性能指标6.饱和输出功率和1

4、dB压缩点随着输入功率的继续增大，放大器进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加，也就是说，其输出功率低于小信号增益所预计的值。通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB放大器参数表示。典型情况下，当功率超过P1dB时，增益将迅速下降并达到一个最大的或完全饱和的输出功率，其值比P1dB大3-4dB。主要性能指标7.三阶交调截点（IP3）：当频率为f1和f2的这两个信号加到一个放大器时，该放大器的输出不仅包含了这两个信号，而且也包含了频率为mf1+nf2的互调分量（IM），这里称m+n为互调分量的阶

5、数。在中等饱和电平时，通常起支配作用的是最接近基频的三阶分量。因为三阶项直到畸变十分严重的点都起着支配作用，所以常用三阶截点（IP3）来表征互调畸变。三阶截点是描述放大器线性程度的一个重要指标。主要性能指标三阶截点功率的典型值比P1dB高10-12dB。IP3可以通过测量IM3得到，计算公式为：IP3=PSCL+IM3/2；PSCL——单载波功率；如三阶互调点已知，则基波与三阶互调抑制比与三阶互调点的杂散电平可由下式估计：基波与三阶互调抑制比=2[IP3-（PIN+G）]三阶互调杂散电平=3（PIN+G）-2IP3在选择射频器件时，三阶交调指标的绝对值越大

6、越好。其值越大，说明交调产物相对主信号来说越小，对系统的干扰影响越小。主要性能指标主要性能指标8.输入/输出驻波比（VSWR）：微波放大器通常设计或用于50Ω阻抗的微波系统中,输入/输出驻波表示放大器输入端阻抗和输出端阻抗与系统要求阻抗（50Ω）的匹配程度。用下式表示：VSWR=（1+

7、Γ

8、）/（1-

9、Γ

10、）；其中Γ=（Z-Z0）/（Z+Z0）VSWR：输入输出电压驻波比Γ：反射系数Z：放大器输入或输出端的实际阻抗Z0：需要的系统阻抗驻波比的产生，是由于入射波能量传输到天线输入端B未被全部吸收（辐射）、产生反射波，迭加而形成的。VSWR越大，反射越大，匹配

11、越差。主要性能指标9.预失真预失真就是在功率放大器前增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性失真。预失真线性化技术，它的优点在于不存在稳定性问题，有更宽的信号频带，能够处理含多载波的信号。预失真技术成本较低，由几个仔细选取的元件封装成单一模块，连在信号源与功放之间，就构成预失真线性功放。手持移动台中的功放已采用了预失真技术，它仅用少量的元件就降低了互调产物几dB，但却是很关键的几dB。预失真技术分为RF预失真和数字基带预失真两种基本类型。RF预失真一般采用模拟电路来实现，具有电路结构简单、成本低、易于高频、宽带应用等优点，缺点是频谱再生分量改善较少、高

12、阶频谱分量抵消较困难。。匹配设计成功地设计微波功率放大器的关键是设