射頻功率放大器(RF PA)是各種無線發射機的重要組成部分。在發射機的前級電路中,調制振蕩電路所產生的射頻信號功率很小,需要經過一系列的放大一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級,獲得足夠的射頻功率以后,才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率,必須采用射頻功率放大器。
射頻放大器種類
射頻放大器可分為高增益放大器、低噪聲放大器、中-高功率放大器。放大器電路的核心是微波晶體管。
射頻功率放大器的工作頻率很高,但相對頻帶較窄,射頻功率放大器一般都采用選頻網絡作為負載回路。射頻功率放大器可以按照電流導通角的不同,分為甲(A)、乙(B)、丙(C)三類工作狀態。
甲類放大器電流的導通角為360°,適用于小信號低功率放大,乙類放大器電流的導通角等于180°,丙類放大器電流的導通角則小于180°。
乙類和丙類都適用于大功率工作狀態,丙類工作狀態的輸出功率和效率是三種工作狀態中最高的。
射頻功率放大器大多工作于丙類,但丙類放大器的電流波形失真太大,只能用于采用調諧回路作為負載諧振功率放大。由于調諧回路具有濾波能力,回路電流與電壓仍然接近于正弦波形,失真很小。
射頻放大器結構
整個鏈路,包括三大部分,輸入匹配電路,輸出匹配電路和偏置電路,對于匹配電路,我們可以利用一下輔助性的工具,例如ADS等大致匹配到某個頻段,這個頻段通常是窄頻,然后進行適當的微調,就能調出相對較好的指標。
上圖的是AVAGO公司的MGA30889系列產品,匹配電路已經在芯片內部匹配完善,我們只是需要添加適當的隔直電容,如圖C7和C8,L1和C8構成了直流偏置電路,C1,C2,C3是電源濾波電容。
隔直電容在放大器中通常是需要的,它的大小影響著工作頻段的截止頻率,簡單來說,由于趨膚效應,電容在高頻狀態下會呈現一定的高頻效應,這里的電容不僅僅是簡單的電容了,它相當于一個高通濾波器,隔直電容通常選取100pF,1000pF或者0.01uF,電容越小,截止頻率越高,高頻損耗越大,反之,電容容量越大,截止頻率低,高頻損耗小。
再看偏置部分,電感L越大,截止頻率越低,,但是高頻特性較差,容易出現諧波,電感越小,截止頻率越高,高頻特性好。
通常這里的電感如果不是匹配用,通常在100nH以上,電感容量應該大于此處的供電電流,如果供電電流較大,就必須選擇封裝大一點的電感。
如果對增益平坦度要求較高的話,就可以考慮采用加錐形電感的方式,搭配高頻電容,這種方式做的BIAS-TEE通常能滿足要求。
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射頻放大器
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原文標題:你真的了解射頻放大器?驚呆,竟然有這3大分類!
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