射频功率放大器ppt课件.ppt

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1、《通信电子线路》(第2版)顾宝良编著4．1引言4．2A类射频功率放大器4．3B类和C类射频功率放大器4．4高效射频功率放大器4．5*阻抗匹配网络与网络设计4．6*射频宽带功率合成4．1引言射频功率放大器RFPA是发射系统中的主要部分在调制器产生射频已调信号后，射频已调信号就由RFPA将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线发射出去。发射系统框图4．1引言功率放大器输出功率大，转换效率是主要问题通常在RFPA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。A类(甲类)B类(乙类)C类(丙类)D类(丁类)E类(戌类)F类工作状态开关型功率放大器线性功率放大器4．2A类射频功率

2、放大器忽略LC的线阻,功率管集射极电压:UCE=VCC-ICRERE很小,功率管的静态集射极电压:UCE=UCEQ≈VCC交流工作时,输出电压:uo=-iCRL功率管的集射极间交直流总电压：uCE=VCC-ICRE-iCRL≈VCC-iCRL理想状态下:uCEmin≈0，uCEmax≈2VCC。4．2A类射频功率放大器4．2．1正弦信号输入时的A类RFPA对于正弦信号输入时:iC=ICQ+iL其中交流分量:iL=ILmsinωt，而ILm≤ICQA类功放的输出功率Po为:电源供给功率PD为:效率为:当ILm=ICQ时，效率η最高，即ηmax＝50％。理想状态下，ULm=ILmRL≈

3、ICQRL≈VCC4．2A类射频功率放大器4．2．1正弦信号输入时的A类RFPA实践中功率管有饱和压降UCE(sat)，它将会引起失真和降低效率。这时集电极电流中的交流峰值最大值为最高效率为:4．2A类射频功率放大器4．2．2方波信号输入时的A类RFPAICQ为工作点Q处的直流电流值，方波电流幅值ILm≤ICQ。输出功率:效率：如果ILm=ICQ，则η＝100%根据功率管的这一特性,可设计出开关工作状态的功放电路,D类、E类和F类功放等。4．2A类射频功率放大器4．2．2方波信号输入时的A类RFPA如果LC回路调谐在基波选出基波频率分量，输出功率：I1m为iL中的基波电流振幅：基波

4、最大输出功率:最高效率:LC回路谐振阻抗如果把LC回路调谐在n次谐波上，就可实现n次倍频。但效率随n很快下降，即ηn=8/n2π2，但能实现不失真倍频。4．3B类和C类射频功率放大器4．3．1B类射频功放电路(a)B类功放偏置(b)B类功放iC波形图4．3．1B类功放偏置和iC波形iC信号严重失真为实现正弦信号的不失真放大，在这种B类功放中也常常采用LC并联谐振回来选出基波正弦分量。4．3B类和C类射频功率放大器4．3．1B类射频功放电路图4．3．2集成互补MOSFETB类推挽功放目前在射频功率放大器集成电路中，采用两只互补功率MOSFET的B类推挽功率放大器。图中Tl为N沟道耗尽

5、型MOSFET，T2为P沟道耗尽型MOSFET，恒流源IQ和Rb是Tl和T2的偏置电路。在输入信号电压超过功率管的门限电压前，MOSFET不导通。4．3B类和C类射频功率放大器4．3．2C类射频功放原理如果将功率放大器偏置在功率管的导通时间小于半个周期，即导通通角,则这种工作状态称为C类。4．3B类和C类射频功率放大器4．3．2C类射频功放原理iC中的直流分量IC0可以由如下积分关系计算:4．3B类和C类射频功率放大器4．3．2C类射频功放原理功率管的导通通角2θ=θ2-θ1，或代入上式可得直流分量IC0为：4．3B类和C类射频功率放大器4．3．2C类射频功放原理iC中的基波分量幅

6、值I1m可以用如下积分关系计算:C类功放电路的输出功率Po为:C类功放电路的电源供给功率PD为:4．3B类和C类射频功率放大器4．3．2C类射频功放原理C类功放的效率η为:若忽略功率管的饱和压降UCE(sat),则当iC达最大值,UCm=I1mRL≈VCC,且输出功率Po为最大。这时,C类功放在最大输出功率时,效率η是通角θ的函数。4．3B类和C类射频功率放大器4．3．2C类射频功放原理η与θ关系曲线当通角θ减小到接近零时，C类功放的效率η增加到100％，这是理想状态下的情况。一般减小θ时，η是增加的，这是C类功放效率高的原因。相反,θ增加时,η是降低的。当θ＝90°时，功放电路工

7、作在B类，这时的理想效率为η＝78.5％。4．3B类和C类射频功率放大器4．3．3C类RFPA的查表设计方法C类功率放大器的主要设计计算参数为：输出功率Po、电源供给功率PD、功率管的管耗PT、功率管的最大集射(漏源)极间电压uCEmax和功率管最大输出电流iCmax等。基极反偏置电压VBB将功率管偏置在C类,它和输入激励信号幅度Ubm决定了功放管的导通通角θ只有改变VBB才能改变工作状态。4．3B类和C类射频功率放大器4．3．3C类RFPA的查表设计方法若功率管截止