射频功率放大器
射频pa指标
射频功率放大器（PA）是射频前端中的重要器件，其性能直接决定信号的强弱、稳定性、功耗等重要因素，决定用户体验。射频PA 的核心参数包括增益、带宽、效率、线性度、最大输出功率等。
随着5G的发展，对射频PA的技术性能需求再次拉升，需要PA 有更高的工作频率、更高的功率、更大的带宽，同时模组化的到来也需要PA设计满足高集成度模组化的需求。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业技术人员。
射频功率放大器
射频功率放大器
射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。
目录
一、什么是射频功率放大器
二、射频功率放大器技术指标
三、射频功率放大器功能介绍
四、射频功率放大器的工作原理
五、射频放大器的芯片
六、射频功率放大器的技术参数
七、射频放大器的功率参数
八、射频功率放大器组成结构
九、射频功率放大器的种类
正文
一、什么是射频功率放大器
射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。
射频功率放大器是对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题作综合考虑的电子电路。在发射系统中，射频功率放大器输出功率的范围可以小至mW，大至数kW，但是这是指末级功率放大器的输出功率。为了实现大功率输出，末前级就必须要有足够高的激励功率电平。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，是研究射频功率放大器的关键。而对功率晶体管的要求，主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗等参数。为了实现有效的能量传输，天线和放大器之间需要采用阻抗匹配网络。
二、射频功率放大器技术指标
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。
射频功率放大器
目前基于魔T形混合网络的功率合成电路已得到广泛应用，并能获得几百瓦至上千瓦的高频输出功率。显然，实现理想功率合成的关键是魔T形混合网络。魔T形混合网络有四个端点，分别是A端、B端、C端(S端)和D端(Δ端)，将两个同频信号分别加到A～B端，可在C端(或D端)获得倍增的输出功率，称为功率合成。功率合成分为同相功率合成(或称零相合成)和反相功率合成(或称π相合成)。一个用4∶1或1∶4传输线变压器构成的混合网络如图3.30所示，图3.30a为反相功率合成电路，图中Tr1为魔T形混合网络，Tr2为1∶1平衡不平衡变换器。两个等值反相的同频信号分别加在A～B端，在D端合成功率，C端无输出，称为反相功率合成。
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4基于魔T形混合网络的功率合成电路采用传输线变压器组成的混合网络具有频带宽、结构简单、损耗小的特点，因此称为魔T形混合网络。用它来实现功率合成或功率分配时，具有如下特点：1)若有N个相同的功率放大器，每个功率放大器为匹配负载提供额定的功率P1，则N个负载上得到的总功率为NP1。2)N个功率放大器彼此是隔离的。也就是说，当任何一个功率放大器损坏时，不影响其余放大器工作，各自仍向负载提供自己的额定功率。3)当一个或数个功率放大器损坏时，负载上所得到的功率虽然下降，但下降要尽可能小。在最好的情况下，减少值等于损坏放大器数目M与额定功率P1的乘积，即MP1。
射频功率放大器简介介绍
06
射频功率放大器实例介绍
一款常见的射频功率放大器芯片的介绍
芯片型号与制造工艺
该射频功率放大器芯片型号为RF2301，采用先进的CMOS工艺制 造。
电路结构与原理
RF2301是一款基于Class AB结构的射频功率放大器芯片，内部包 含输入匹配网络、放大器、输出匹配网络和保护电路等部分。
封装与接口
包络跟踪技术
根据信号包络波形进行功 率放大，提高放大器效率 。
03
射频功率放大器的设计与优化
射频功率放大器的设计流程
选择合适的器件
根据设计目标，选择合适的射 频晶体管或集成电路。
仿真与调试
利用电路仿真软件进行模拟， 对设计进行优化和调试。
明确设计目标
根据应用需求，确定射频功率 放大器的关键性能指标，如增 益、输出功率、线性度等。
制造难点
由于射频功率放大器的工作频率较高 ，因此对芯片的设计和制造工艺要求 较高，同时对封装材料和形式也有特 殊要求。
解决方案
采用先进的芯片制造技术和高品质的 封装材料，优化设计以降低寄生效应 ，提高性能和可靠性。
05
射频功率放大器的发展趋势与 展望
射频功率放大器的发展趋势与展望
• 射频功率放大器是一种用于将低功率信号放大到高功率信号的电子设备，广泛应用于通信、雷达、电子战等领 域。下面将对射频功率放大器的基本概念、发展历程、研究热点、发展趋势和未来研究方向进行详细介绍。
高频功率放大器简介
高频功率放大器简介
高频功率放大器，又称射频功率放大器，是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。
一、高频放大器的特点
1. 采用谐振网络作负载。
2. 一般工作在丙类或乙类状态。
3. 工作频率和相对通频带相差很大。
4. 技术指标要求输出功率大、效率高。
二、高频功率放大器的技术指标
主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）等。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。
射频功率放大器简介
射频功率放大器简介
成功地设计微波功率放大器的关键是设计阻抗匹配网络。在任何一个微波功率放大器设 计中，错误的阻抗匹配将使电路不稳定，同时会使电路效率降低和非线性失真加大。在设计功率放 大器匹配电路时，匹配电路应同时满足匹配、谐波衰减、带宽、小驻波、线性及实际尺寸等多项要 求。当有源器件一旦确定后，可以被选用的匹配电路是相当多的，企图把可能采用的匹配电路列成 完整的设计表格几乎是不现实的。
射频功率放大器简介
5. 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
射频功率放大Fra Baidu bibliotek简介
在手机射频前端应用上，有源PA的频段比较多，每一频段都要若干个放大器支持，所以有很多频段 的时候需要放很多PA。如何集成这些不同频段和制式的功率放大器？目前有两种方案：一种是融合架构，将不 同频率的射频功率放大器PA集成；另一种架构则是沿信号链路的集成，即将PA与双工器集成。两种方案各有优 缺点，适用于不同的手机。融合架构，PA的集成度高，对于3个以上频带巨有明显的尺寸优 势，5-7个频带时还 具有明显的成本优势。缺点是虽然PA集成了，但是双工器仍是相当复杂，并且PA集成时有开关损耗，性能会受 影响。而对于后一种架构，性能更好，功放与双功器集成可以提升电流特性，大约可以节省几十毫安电流，相当 于延长15%的通话时间。所以，业内人士的建议是，大于6个频段时（不算 2G，指3G和4G）采用融合架构，而 小于四个频段时采用PA与双工器集成的方案PAD。
射频功率放大器(RF PA)概述之欧阳班创编
基本概念
射频功率放大器(RF PA)是发射系统中的主要部分，其重要性不言而喻。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大（缓冲级、中间放大级、末级功率放大级）获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。在调制器产生射频信号后，射频已调信号就由RF PA将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线发射出去。
放大器的功能，即将输入的内容加以放大并输出。输入和输出的内容，我们称之为“信号”，往往表示为电压或功率。对于放大器这样一个“系统”来说，它的“贡献”就是将其所“吸收”的东西提升一定的水平，并向外界“输出”。如果放大器能够有好的性能，那么它就可以贡献更多，这才体现出它自身的“价值”。如果放大器存在着一定的问题，那么在开始工作或者工作了一段时间之后，不但不能再提供任何“贡献”，反而有可能出现一些不期然的“震荡”，这种“震荡”对于外界还是放大器自身，都是灾难性的。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，如何提高输出功率和效率,是射频功率放大器设计目标的核心。通常在射频功率放大器中，可以用LC谐振回路选出基频或某次谐波，实现不失真放大。除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。
分类
根据工作状态的不同，功率放大器分类如下：
传统线性功率放大器的工作频率很高，但相对频带较窄，射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。射频功率放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲（A）、乙（B）、丙（C）三类工作状态。甲类放大器电流的导通角为360°，适用于小信号低功率放大，乙类放大器电流的导通角等于180°，丙类放大器电流的导通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作状态，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。射频功率放大器大多工作于丙类，但丙类放大器的电流波形失真太大，只能用于采用调
射频功率放大器简介(1)
Qupei May.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。
匹配设计
③低损耗。在大功率放大器中，由于输出功率较大，输出电路有一点损耗 就会有较大功率损失，并且，在输出电路板上转成热耗，从而使电路的可 靠性变差。例如，连续波输出功率为200W，输出匹配电路损耗为1dB，则 耗散在输出匹配电路上的功率高达40W以上。输出功率越大，输出匹配电 路上所耗散的功率越大。因此，在设计大功率放大器时，应该尽可能减小 输出匹配电路的损耗。 ④线性。由非线性分析知道，功率放大器的三阶交调系数是与负载有关的， 因此在设计输出匹配电路时，必须考虑线性指标的要求。 ⑤效率。功率放大器的效率除了取决于晶体管的工作状态、电路结构、负 载等因素外，还与输出匹配电路密切相关。要求输出匹配电路保证基波功 率增益最大，谐波功率增益最小，损耗尽可能小和良好的散热装置。
在选择射频器件时，三阶交调指标的绝对值越大越好。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
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+|Γ|）/（1-|Γ|）； 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，匹配越差。
射频功率放大器(RF PA)概述
基本概念
射频功率放大器(RF PA)是发射系统中的主要部分，其重要性不言而喻。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大（缓冲级、中间放大级、末级功率放大级）获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。在调制器产生射频信号后，射频已调信号就由RF PA将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线发射出去。
放大器的功能，即将输入的内容加以放大并输出。输入和输出的内容，我们称之为“信号”，往往表示为电压或功率。对于放大器这样一个“系统”来说，它的“贡献”就是将其所“吸收”的东西提升一定的水平，并向外界“输出”。如果放大器能够有好的性能，那么它就可以贡献更多，这才体现出它自身的“价值”。如果放大器存在着一定的问题，那么在开始工作或者工作了一段时间之后，不但不能再提供任何“贡献”，反而有可能出现一些不期然的“震荡”，这种“震荡”对于外界还是放大器自身，都是灾难性的。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，如何提高输出功率和效率,是射频功率放大器设计目标的核心。通常在射频功率放大器中，可以用LC谐振回路选出基频或某次谐波，实现不失真放大。除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。
分类
根据工作状态的不同，功率放大器分类如下：
传统线性功率放大器的工作频率很高，但相对频带较窄，射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。射频功率放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲（A）、乙（B）、丙（C）三类工作状态。甲类放大器电流的导通角为360°，适用于小信号低功率放大，乙类放大器电流的导通角等于180°，丙类放大器电流的导通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作状态，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。射频功率放大器大多工作于丙类，但丙类放大器的电流波形失真太大，只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然接近于正弦波形，失真很小。
射频功放原理
射频功放原理
RF power amplifiers (RFPA) are an essential component in the transmission of wireless signals. 射频功率放大器（RFPA）是无线信号传输中必不可少的组件。 They are used to increase the power of the RF signals before they are transmitted through an antenna. 它们用于在信号通过天线传输之前增加射频信号的功率。 RF power amplifiers are crucial in various applications, including telecommunications, broadcasting, radar systems, and medical devices. 射频功率放大器在各种应用中至关重要，包括电信、广播、雷达系统和医疗设备。 The primary function of an RF power amplifier is to amplify weak signals to a level suitable for transmission while maintaining signal quality. 射频功率放
大器的主要功能是将微弱的信号放大到适合传输的水平，同时保持信号质量。This process is essential for ensuring reliable communication and accurate transmission of information. 这一过程对于确保可靠的通信和准确的信息传输至关重要。
射频功率放大器电路类型
射频功率放大器电路类型
射频功率放大器是用于放大无线电频率信号的重要设备，广泛应用于通信、雷达、卫星通信等领域。根据不同的应用需求，射频功率放大器电路可以分为多种类型。本文将介绍几种常见的射频功率放大器电路类型，并对它们的特点和应用进行详细阐述。
一、A类功率放大器电路
A类功率放大器是最简单的功率放大器电路，其特点是在整个信号周期内都有输出功率。A类功率放大器的输入信号是正弦波，经过放大后，输出信号也是正弦波。由于A类功率放大器具有简单的电路结构和良好的线性度，因此在一些对线性度要求较高的应用中得到了广泛应用，如无线电广播、音频放大器等。
二、B类功率放大器电路
B类功率放大器是一种在整个信号周期内只有一半周期有输出功率的放大器电路。B类功率放大器的输入信号是正弦波，经过放大后输出信号是一个等于输入信号幅值的方波。B类功率放大器具有高效率和较好的线性度，因此在一些对功率和效率要求较高的应用中得到了广泛应用，如音频功率放大器、汽车音响等。
三、AB类功率放大器电路
AB类功率放大器是A类功率放大器和B类功率放大器的结合体，具有A类功率放大器的线性度和B类功率放大器的高效率。AB类功率
放大器的电路结构相对复杂，但在一些对功率、效率和线性度都有要求的应用中得到了广泛应用，如无线电通信、雷达系统等。
四、C类功率放大器电路
C类功率放大器是一种在整个信号周期内只有一小部分时间有输出功率的放大器电路。C类功率放大器的输入信号是脉冲信号，经过放大后输出信号是一个窄脉冲。由于C类功率放大器具有高效率和较好的输出功率，因此在一些对功率要求较高且对线性度要求不是很严格的应用中得到了广泛应用，如无线电发射机、雷达系统等。射频功率放大器电路根据不同的应用需求可以分为A类、B类、AB 类和C类功率放大器。每种类型的功率放大器都具有不同的特点和应用场景，在设计和选择时需要根据具体的需求进行合理的选择。希望本文对读者了解射频功率放大器电路类型有所帮助。
射频功率放大器原理
射频功率放大器原理
1. 原理概述
射频功率放大器是无线通信系统中常见的关键组件，用于放大射频信号的功率，以提高信号质量和覆盖范围。其原理主要基于放大器电路和射频信号特性相结合，实现对射频信号的放大和增强。
2. 放大器分类
根据实现射频信号放大的方法和原理，射频功率放大器可以分为多种类型，常见的包括： ### 2.1 A类放大器 A类放大器是一种常用的放大器类型，它能够提供高度的线性增益，但效率较低。A类放大器适合用于需要高保真度的音频放大器和低功率射频应用。
2.2 B类放大器
B类放大器是一种效率较高的放大器类型，它利用功率开关技术，在信号的正半周期和负半周期分别进行放大。B类放大器适用于需要较高功率输出和较低失真度的射频应用。
2.3 C类放大器
C类放大器是一种高效率的放大器类型，但它的线性增益较低。C类放大器在信号的负半周期截断，只放大正半周期的信号。C类放大器适合用于功率要求高、失真度要求较低的射频应用。
2.4 D类放大器
D类放大器是一种数字化的放大器类型，它利用数字脉冲宽度调制（PWM）技术将射频信号数字化，并通过高频开关进行放大。D类放大器具有高效率和低失真度的特点，适用于高功率射频应用。
3. 射频功率放大器原理
射频功率放大器主要通过调制输入信号来实现对射频信号的放大。其原理包括输入匹配、功率放大和输出匹配等关键步骤。
3.1 输入匹配
输入匹配是保证输入信号能够被最大限度地传递到功率放大器的关键部分。通过合理设计输入匹配网络，使得输入阻抗与信号源的阻抗相匹配，从而最大限度地减小反射和传输损耗。
射频功率放大器原理
射频功率放大器原理
一、引言
射频功率放大器是无线电通信中的重要组成部分，用于放大射频信号
以提高其传输距离和质量。本文将介绍射频功率放大器的原理。
二、射频功率放大器的分类
根据工作方式，射频功率放大器可以分为线性功率放大器和非线性功
率放大器两种类型。
1. 线性功率放大器
线性功率放大器是指输入和输出之间存在线性关系的功率放大器。其
工作原理是通过对输入信号进行幅度调制来控制输出信号的幅度。通
常使用晶体管、场效应管等半导体元件实现。
2. 非线性功率放大器
非线性功率放大器是指输入和输出之间不存在线性关系的功率放大器。其工作原理是通过对输入信号进行非线性变换来实现输出信号的幅度
增加。通常使用倍频管、混频管等元件实现。
三、射频功率放大器的基本原理
1. 放大管
射频功率放大器中最重要的元件就是高频管（或晶体管）。它将输入信号进行电子扩散，从而使得电流增加，进而产生高强度输出信号。
2. 电源
电源是射频功率放大器中的一个重要组成部分，它提供高电压和高电流，以满足高频管的工作需求。
3. 负载
负载是指射频功率放大器输出端的阻抗。它决定了输出功率和效率。通常使用天线作为负载。
4. 反馈
反馈是指将一部分输出信号重新输入到放大管中，以改善放大器的性能。反馈可以降低失真、提高稳定性和增加带宽等。
5. 控制回路
控制回路是指对射频功率放大器进行控制和保护的电路。它可以监测功率、温度、电流等参数，并根据需要进行调整和保护。
四、射频功率放大器的工作原理
1. 线性功率放大器的工作原理
线性功率放大器通过对输入信号进行幅度调制，来控制输出信号的幅度。具体来说，输入信号经过一个驱动级别（Driver Stage）后进入主放大级别（Power Amplifier Stage），在主放大级别中被扩散并产生强烈的输出信号。此时，通过反馈回路将一部分输出信号重新输入到驱动级别中，以改善放大器的性能。
射频功率放大器的应用场景
射频功率放大器的应用场景
射频功率放大器在许多领域都有广泛的应用场景。首先，射频功率放大器常常用于通信系统中，包括无线电通信、卫星通信、雷达系统和射频识别（RFID）系统等。在这些应用中，射频功率放大器用于增加信号的功率，以便信号能够在长距离传输或者穿透障碍物。
此外，射频功率放大器也被广泛应用于医疗设备中，例如核磁共振成像（MRI）系统和医用超声波设备。在这些设备中，射频功率放大器用于增加信号的强度，以便获得更清晰和准确的医学图像。
另外，射频功率放大器还常见于科学研究领域，例如天文学中的射电望远镜和粒子加速器等。在这些应用中，射频功率放大器用于处理和放大来自宇宙或者实验中的微弱射频信号，以便进行分析和研究。
除此之外，射频功率放大器还被用于无线电广播、电视广播、航空航天领域、雷达系统、军事通信和电子对抗系统等领域。总的来说，射频功率放大器在各种通信、医疗、科学研究和军事领域都
有着重要的应用价值，它的作用是增强射频信号的功率，以确保信号能够被准确传输、接收和处理。
射频功率放大器
射频功率放大器的电路结构 • 射频功率放大器的分类
射频功率放大器的工作频率很高，按工作 频带分：
1.窄带射频功率放大器 2.宽带射频功率放大器
窄带射频功率放大器的频带相对较窄，一 般采用选频网络作为负载回路.
宽带射频功率放大器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 线作为谐振回路。
2.了解激励信号变化对功率放大器工作状态的
影响
3.比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的功
率、效率Biblioteka Baidu特点
二、实验预习要求
实验前预习教材里面内容： 谐振功率放大器；高频功率放大器；
BG501是一级甲类线性放大器，以适应较小的输 入信号电平。
W501和R503可调节这一级放大器的偏置电压， 同时控制输入电平；
一、实验目的
1.了解丙类功率放大器的基本工作原理以及掌
握丙类功率放大器的调谐特性以负载变化时的 动态特性
2.了解激励信号变化对功率放大器工作状态的
影响
3.比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的功
率、效率与特点
一、实验目的
1.了解丙类功率放大器的基本工作原理以及掌
握丙类功率放大器的调谐特性以负载变化时的 动态特性
只有载波的正半周且幅度足够才能使功率管导通， 其集电极负载为LC选频谐振回路，谐振在载波 频率以选出基波，因此可获得较大的功率输出。
射频功率放大器工作原理
射频功率放大器工作原理
一、前言
射频功率放大器是无线电通信系统中重要的组成部分，它能够将低功率射频信号放大为高功率输出信号，以满足通信系统的传输要求。本文将详细介绍射频功率放大器的工作原理。
二、射频功率放大器的基本结构
射频功率放大器通常由输入匹配网络、放大器核心和输出匹配网络三部分组成。其中输入匹配网络负责将输入信号与放大器核心相匹配，输出匹配网络则负责将放大器输出与负载相匹配。
三、射频功率放大器的工作原理
1. 放大器核心
放大器核心是射频功率放大器最重要的部分，它决定了整个系统的增益和性能。常见的核心包括晶体管、管子等。
以晶体管为例，其工作原理如下：
当输入信号进入晶体管时，它会在基极和发射极之间形成一个电场。
如果这个电场足够强，就会使得基极与发射极之间形成一个导电通道，从而导致晶体管处于饱和状态。
在饱和状态下，晶体管可以看做一个电阻，其阻值与输入信号的幅度
成反比例关系。因此，当输入信号变大时，晶体管的阻值就会变小，
从而使得输出信号的幅度也随之增大。
2. 输入匹配网络
输入匹配网络是将输入信号与放大器核心相匹配的重要部分。它通常
由电容、电感等元件组成，并且需要根据放大器核心的特性进行调整。
在输入信号进入放大器前，它需要通过输入匹配网络进行调整。如果
匹配不好，就会导致信号反射和损耗等问题。
3. 输出匹配网络
输出匹配网络是将放大器输出与负载相匹配的重要部分。它通常由电容、电感等元件组成，并且需要根据负载特性进行调整。
在放大器输出进入负载前，它需要通过输出匹配网络进行调整。如果
匹配不好，就会导致功率损失和负载反射等问题。
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实验四：射频功率放大器
【实验目的】
通过功率放大器实验，让学生了解功率放大器的基本结构，工作原理及其设计步骤，掌握功率放大器增益、输出功率、频率范围、线性度、效率和输入/输出端口驻波比等主要性能指标的测试方法，以此加深对以上各项性能指标的理解。
【实验环境】
1．实验分组：每组2~4人
2．实验设备：直流电源一台，频谱仪一台，矢量网络分析仪一台，功率计一只，10dB衰减器一个，万用表一只，功率放大器实验电路
板一套
【实验原理】
一、功率放大器简介
功率放大器总体可分成A、B、C、D、E、F六类。而这六个小类又可以归入不同的大类，这种大类的分类原则，大致有两种：一种是按照晶体管的导通情况分，另一种按晶体管的等效电路分。按照信号一周期内晶体管的导通情况，即按导通角大小，功率放大器可分A、B、C三类。在信号的一周期内管子均导通，导θ（在信号周期一周内，导通角度的一半定义为导通角θ），称为A 通角︒
=180
θ。导通时间小于一半周期的类。一周期内只有一半导通的成为B类，即︒
=90
θ。如果按照晶体管的等效电路分，则A、B、C属于一大称为C类，此时︒
<90
类，它们的特点是：输入均为正弦波，晶体管都等效为一个受控电流源。而D、E、F属于另一类功放，它们的导通角都近似等于︒
90，均属于高功率的非线性放大器。
二、功率放大器的技术要求
功率放大器用于通信发射机的最前端，常与天线或双工器相接。它的技术要求为：
1. 效率越高越好
2. 线性度越高越好
3. 足够高的增益
4. 足够高的输出功率
5. 足够大的动态范围
6. 良好的匹配（与前接天线或开关器）
三、功率放大器的主要性能指标
1.工作频率
2.输出功率
3.效率
4.杂散输出与噪声
5.线性度
6.隔离度
四、功率放大器的设计步骤
1.依据应用要求（功率、频率、带宽、增益、功耗等），选择合适的晶体管
2.确定功率放大器的电路和类型
3.确定放大器的直流工作点和设计偏置电路
4.确定最大功率输出阻抗
5.将最大输出阻抗匹配到负载阻抗（输出匹配网络）
6.确定放大器输入阻抗
7.将放大器输入阻抗匹配到实际的源阻抗（输入匹配网络）
8.仿真功率放大器的性能和优化
9.电路制作与性能测试
10.性能测量与标定
五、本实验所用功率放大器的简要设计过程
1. PA
2. 晶体管的选择
本实验所选用的晶体管为安捷伦公司的ATF54143_PHEMT，这种晶体管适合用来设计功率放大器。单管在～处能达到的最大资用增益大于18dB，而1dB压缩点高于21dB。
3. LNA电路方案的确定
为满足设计的性能指标，PA的电路方案采用两级放大，前后两级偏置电路使用对称结构。确定功率放大器工作点负载线的中点，使它工作在A 类，具有很好的线性度。第一级采用最大增益匹配，第二级输出匹配网络采用功率匹配，级间共轭匹配。
4. 直流（电压/电流）偏置电路设计
本实验所用功率放大器采用基极分压射极偏置电路，但将它的射频扼流圈换为一端开路的四分之一波长传输线。这样就综合了基极分压射极偏置电路和传输线偏置法的优点，既能使放大器的工作点稳定又能抑制偶次谐波，还能改善放大器的稳定性。
图1 偏置电路
上图中， R1与R2一起构成分压回路，R3为限流电阻，旁路电容C2、C3与四分之一波长传输线L1、L2起阻止基波流向直流源并抑制偶次谐波的作用。电容C4、C5起隔直通交作用，而旁路电容C1负责滤除直流源的杂散信号。
5. 阻抗匹配/转换电路设计
阻抗匹配/转换电路设计取决与放大器要求的增益、输出功率、效率、线性度和交调失真比等指标。
PA阻抗匹配/转换电路设计基本步骤：
1）确定最大功率传输负载阻抗
2）将最大功率传输负载阻抗匹配到实际的负载阻抗
3）确定放大器输入阻抗
4）匹配放大器输入阻抗到信号源阻抗
功率放大器的匹配网络均采用单节短截线匹配法。匹配顺序为从后级往前级匹配。第二级的输出匹配网络采用功率匹配，即确定晶体管的最大功率传输负载阻抗，将所得到的最大功率传输负载阻抗匹配到实际负载阻抗，输出端匹配好以后，测出此时晶体管的输入阻抗。第一级采用最大增益匹配，将其要求的输出阻抗共轭匹配到第二级的输入阻抗，再将其输出阻抗匹配到实际的负载阻抗。这样就完成了整个放大器的匹配电路设计。
偏置电路和匹配电路设计好以后，整个功率放大器本身的设计已完成。
为了保险起见，还需设计一个直流保护电路，以保证当输入的直流电压和电流过大时，功率放大器电路不会受到损坏。
六、实验使用的PA电路图
图2 PA实验电路的原理图
图3 PA版图
图4 PA实验电路平台
【实验内容】
1.参考实验原理图，理解功率放大器设计的基本方法。
2.在功率放大器实验电路板上测量PA的主要技术指标：
a.功率增益（Gain）
b.频率范围（Frequency Range）
c.回波损耗（Return Loss ）
d.驻波比（Stand Wave Ratio ）
压缩点（1dB Power ）
f.三阶交调点（3OIP and 3IIP ）
【实验步骤】
1.在做实验之前，观察实验板的电路结构，认清各部分电路元件的作用，
体会PA 的工作原理。
2.准备工作
1）调整直流源，输出端口选择为端口1，将输出电压设定为3V ，电流限定在125mA 。
2）校准矢量网络分析仪，校准的频率范围：～，矢网输出功率为-20dBm ，保存校准文件。
3）校准功率计，使信号发生器的真实输出与功率计上所显示的功率值一致。
3.测试
1）直流工作点的测试
将功率放大器的直流输入端连接到直流源的端口1，按下直流源的
输出键，观测此时直流源的电压输出值Vcc 和电流输出值Icc 并做记录
使用万用表，分别测前后两级EPHEMT 的gs V 和ds V ，并做相应记录，
以此可以确定两级EPHEMT 的直流工作点Q1和Q2。
2）PA 的主要性能指标测试
将PA 的射频输入端连接到矢量网络分析仪的端口1，射频输出端
接到矢网的端口2。按下矢网的Power ON 键，采用频率扫描，测量并保存PA 的S 参数，用Marker 键找出增益即21S 的最大值，其对应的频点为中心频率，并找出增益下降1dB 的频率范围（1dB 带宽）。
利用测得的11S 和22S ，可以分别得出LNA 的射频输入和输出端口的回波损耗，通过计算公式
ii
ii S S SWR -+=
11
可得出PA 的射频输入和输出端口的驻波比SWR ，由此可以看出PA 的输
入和输出的匹配好坏。
采用功率扫描，扫描范围：-20dBm ～-5dBm ，中心频率为上面得出的中心频率点，用Marker 找出增益下降1dB 时的输入功率的大概位置，