第3章 射频功率放大器
射频功率放大器简介
射频功率放大器简介 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。
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射频功率放大器简介
多频多模放大器（MMPA） 目前智能手机面临15种制式、12-13个频段共存的局面。能否把PA做成宽频，把这些频段都覆盖了。原则上 1G附近，即800M，850M，900M附近，甚至700M，可以共用一条链路。2G附近，1.8G、1.9G、2.1G、2.4G、 2.6G，可以做1个或者2个PA，把这些频段都覆盖了。MMPA使用大量频带和模式来确保漫游期间的语音和 数据服务可用性。高度集成的模块提供了一个超小的外形尺寸，缩小产品的整体面积 同时减少外部元件数 量、减少组装成本、加快产品上市时间。
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射频功率放大器简介
输出匹配电路主要应具备损耗低，谐波抑制度高，改善驻波比，提高输 出功率及改善非线性等功能。 ①谐波抑制。功率放大器的非线性特性使输出不仅包含基波信号，同时 还存在各项谐波，谐波幅度大小与基波信号大小呈一定的比例关系。在 大功率放大器中，由于基波功率比较大，因此谐波功率也比较大，特别 是2次谐波和3次谐波，它们对系统的影响是不可忽略的。为了减小谐波 功率输出，通常输出匹配电路采用低通结构或带通结构。。 ②改善驻波比。功率放大器匹配电路设计不完善会使功率放大器输出驻 波比较大，因此会加大带内增益起伏，产生寄生信号，严重时会产生自 激振荡和烧毁功率管。因此，在设计输出匹配电路时必须使驻波比较小输出匹配电路设计
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。
2、增益工作增益是衡量放大器放大能力的主要指标。
增益的定义是放大器输出端口传送到负载的功率与信号源实际传送到放大器输入端口的功率之比。
增益平坦度，是指在一定温度下，整个工作频带范围内放大器增益的变化范围，也是放大器的一个主要指标。
3、输出功率和1dB压缩点(P1dB)当输入功率超过一定量值后，晶体管的增益开始下降，最终结果是输出功率达到饱和。
电子工程中的射频功率放大器设计
电子工程中的射频功率放大器设计随着现代通信技术的快速发展，射频功率放大器作为核心器件之一，在无线通信、广播电视、雷达等领域扮演着至关重要的角色。
射频功率放大器的设计与制造对于提高通信质量、扩大通信范围、提高数据传输速率等方面有着至关重要的作用，因此，射频功率放大器设计已经成为了电子工程领域中的重要研究课题。
1.射频功率放大器的分类根据工作频率的不同，射频功率放大器可以分为低频、中频和高频三种类型。
其中，低频功率放大器工作频率在几千Hz至几十MHz范围内，主要用于音频、视频信号放大；中频功率放大器工作频率在200kHz至20MHz范围内，主要用于调幅、调频广播电视信号的放大；而高频功率放大器则工作在几百MHz至数GHz 的频段内，通常用于无线通信、雷达等领域。
2.射频功率放大器的工作原理射频功率放大器的核心部件是晶体管或管子，其工作原理主要分为两种：一种是双结二极管射频放大器工作原理，另一种是场效应管(FET)射频功放的工作原理。
双结二极管射频放大器工作原理：当正向电压施加在PN结时，电子从N区域向P区域移动，空穴从P区域向N区域移动，形成一个空间电荷区。
在一定交变电压下，空穴和电子受到吸引而脱离其原有的位置，在PN结的内部形成电子空穴对。
当外界施加的电压为正向电压时，二极管处于导通状态。
而当外界施加的电压为反向电压时，二极管处于截止状态。
场效应管(FET)射频功放工作原理：FET是一种由三个电极组成的器件：源极、栅极和漏极。
当两极之间施加一定的电压时，栅极处形成的电场会控制源极与漏极之间的电流，从而起到放大的作用。
3.射频功率放大器的设计要点射频功率放大器的设计比较复杂，需要考虑多个因素，包括负载匹配、反射损失、噪声系数、稳定性等。
负载匹配：负载匹配是射频功率放大器设计中最重要的一个因素。
在输出电路中使用抽头恩格尔特(EE)网络和共源共栅(SCR)网络可以实现在阻抗转换工作状态下的负载匹配。
反射损失：反射损失指的是由于负载与负载端反射的无用功率造成的损失。
射频功率放大器简介介绍
在无线通信系统中，射频功率放 大器将基带信号转换为高频信号 ，并将其放大到足够的功率水平 ，以便通过天线进行传输。
射频功率放大器的分类
01
02
03
按工作频率
可分为低频射频功率放大 器、高频射频功率放大器 、微波射频功率放大器等 。
按用途
可分为通用射频功率放大 器和专用射频功率放大器 。
按功率等级
频率范围与相位噪声
RF2301的工作频率范围为1.7 to 2.6 GHz， 相位噪声性能在偏离中心频率10 kHz时为85 dBc/Hz。
该芯片在无线通信系统中的应用与测试结果
应用场景
01
RF2301适用于多种无线通信系统，如蓝牙、Wi-Fi和
Zigbee等。
测试环境与配置
02 在实验室环境中，使用信号源、频谱分析仪和功率计
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。
电子战系统需要使用射频功率放大器来放大干扰信号，以干扰 敌方通信和雷达系统。
一些医疗设备需要使用射频功率放大器来放大微弱信号，以便 进行精确的诊断和治疗。
02
射频功率放大器的基本原理
射频功率放大器的电路组成
第3章---射频功率放大器
图3.17 阻抗匹配网络的连接 图3.18 功率放大器组成框图
对阻抗匹配网络的基本要求是 1)将负载阻抗变换为与功放电路的要求相匹配的负载
阻抗，以保证射频功放电路能输出最大的功率。 2)能滤除不需要的各次谐波分量，以保证负载上能获
得所需频率的射频功率。 3)网络的功率传输效率要尽可能高，即匹配网络的损
可以采用同轴电缆、带状传输线、双绞线或高强度的 漆包线，磁心采用高频铁氧体磁环(MXO)或镍锌(NXO)。 频率较高时，采用镍锌材料。磁环直径小的只有几毫 米，大的有几十毫米，选择的磁环直径与功率大小有 关，一个15W功率放大器需要采用直径为10～20mm 的磁环。传输线变压器的上限频率可高达几千兆赫， 频率覆盖系数可以达到104。 一个1∶1的倒相传输线变压器的结构示意图如图3.23 所示，采用2根导线(1～2为一根导线，3～4为另一根 导线)，内阻为RS的信号源uS连接在1和3始端，负载 RL连接在2和4终端，引脚端2和3接地。
耗要小。 常用的射频功率放大器匹配网络有L形、π形和T形，有
时也采用电感耦合匹配网络。根据匹配网络的性质， 可将功率放大器分为非谐振功率放大器和谐振功率放 大器。非谐振功率放大器匹配网络采用高频变压器、 传输线变压器等非谐振系统，它的负载阻抗呈现纯电 阻性质。而谐振功率放大器的匹配网络是一个谐振系 统，它的负载阻抗呈现电抗性质。
射频功率放大器(RF PA)概述
基本概念射频功率放大器(RF PA)就是发射系统中得主要部分,其重要性不言而喻。
在发射机得前级电路中,调制振荡电路所产生得射频信号功率很小,需要经过一系列得放大(缓冲级、中间放大级、末级功率放大级)获得足够得射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。
为了获得足够大得射频输出功率,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。
放大器得功能,即将输入得内容加以放大并输出。
输入与输出得内容,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,它得“贡献”就就是将其所“吸收”得东西提升一定得水平,并向外界“输出”。
如果放大器能够有好得性能,那么它就可以贡献更多,这才体现出它自身得“价值”。
如果放大器存在着一定得问题,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得“震荡”,这种“震荡”对于外界还就是放大器自身,都就是灾难性得。
射频功率放大器得主要技术指标就是输出功率与效率,如何提高输出功率与效率,就是射频功率放大器设计目标得核心。
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,输出中得谐波分量还应该尽可能地小,以避免对其她频道产生干扰。
分类根据工作状态得不同,功率放大器分类如下:传统线性功率放大器得工作频率很高,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得不同,分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三类工作状态。
甲类放大器电流得导通角为360°,适用于小信号低功率放大,乙类放大器电流得导通角等于180°,丙类放大器电流得导通角则小于180°。
乙类与丙类都适用于大功率工作状态,丙类工作状态得输出功率与效率就是三种工作状态中最高得。
射频功率放大器大多工作于丙类,但丙类放大器得电流波形失真太大,只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。
射频功率放大器课件
由傅里叶级数的求系数法得
IC0 iCmax0 (c )
Icm1 iCmax1(c )
Icmn
iCmaxn (c )
其中： 0(c
)
sin c (1
c cosc cosc )
1(c )
c cosc sin c (1 cosc )
求输入信号所需的振幅 Vbm。
解 Pdc Ic0Vcc 0.3 24 7.2 W
Pc Pdc Po 7.2 6 1.2 W
Po 6 83.3%
Pdc 7.2
1 1 2 0
1 2 1.75 0
查表得知： 66
直流电源提供的直流功率PD中，一部分被转换为输 出信号功率Po(Output signal power)，其余部分 消耗在功率管中，成为功率管的耗散功率Pc ( Power Dissipation)，即管耗。
放大器的集电极效率 c (Collection efficiency)
就是来评价这种转换能力的性能指标：
对工所谐程谓振上折功都线率采法放用是大近将器似电进估子行算器分和件析实的计验特算调性，整曲关相线键结理在合想于 的 化求方，出法用电对一流高组的频折直功线 流率代分放替量大晶I器体c0进管和行静基分态频析特分和性量计曲Ic算线m1。。后折进线行法分就析是和常计用 算的一方种法分。析法。
折线分析法的主要步骤：
1 2 g1(c )
n
1 0
1
g1(c )
1(c ) 0(c )
－波形系数
0.5 0.4 2.0
0
由曲线可知：极端情况
射频功率放大器的工作原理解析
射频功率放大器的工作原理解析射频功率放大器是一种将低功率射频信号放大到较高功率的电子器件。
它在无线通信、雷达、卫星通信等领域中起到至关重要的作用。
本文将从射频功率放大器的基本原理、工作模式、实现方式等方面对其进行深入解析，并提供我的观点和理解。
一、射频功率放大器的基本原理射频功率放大器的基本原理是利用非线性元件的特性，将低功率射频信号输入到放大器中，并通过放大器的放大过程，使得输出信号的功率得到显著增加。
放大器的输入和输出之间的增益被称为功率放大倍数，通常用分贝表示。
射频功率放大器的基本原理可以概括为三个步骤：输入信号的匹配、非线性放大和输出匹配。
二、射频功率放大器的工作模式射频功率放大器的工作模式通常包括A类、AB类、B类、C类等几种。
其中，A类是一种常用的工作模式，它具有较高的线性度和低失真程度，但功率效率较低；AB类是A类的改进版本，能够在线性度和功率效率方面取得较好的平衡；B类是功率效率最高的工作模式，但失真较大；C类是功率效率最高的失真也最大的工作模式。
根据不同的应用需求和性能要求，可以选用不同的工作模式。
三、射频功率放大器的实现方式射频功率放大器的实现方式主要有晶体管放大器和管子放大器两种。
晶体管放大器是目前最常用的实现方式，它可以通过调整偏置电流和控制输入信号的幅度来实现放大。
晶体管放大器具有体积小、重量轻、功率效率高等优点，广泛应用在许多领域。
而管子放大器则更适用于一些功率较大的场景，其主要原理是利用电子管和变压器的结合来实现功率放大。
四、我的观点和理解在了解射频功率放大器的工作原理后，我认为射频功率放大器在无线通信和雷达等领域中的作用不可忽视。
它不仅能够提高信号的传输距离和覆盖范围，还能够保证信号的稳定性和可靠性。
射频功率放大器的选择要根据具体的应用需求和性能要求来确定，不同的工作模式和实现方式都有各自的优点和适用场景。
总结：通过本文的解析，我们可以了解到射频功率放大器的基本原理、工作模式和实现方式。
射频功率放大器电路结构PPT课件
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• 采用两只互补功率
MOSFET组成的B类推
挽射频功率放大器如图
3.2.3所示。图中VT1为
NDMOSFET（N沟道耗
尽型MOSFET），VT2
为PDMOSFET（P沟道
耗尽型MOSFET），恒
流源IQ和Rb是VT1和
图3.2.3 两只互补功率MOSFET组成的 VT2的偏置电路。在输
B类推挽射频功率放大器
入信号电压超过功率管
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• 功率场效应晶体管（MOSFET，Metallic Oxide Semiconductor Field Effecttransistor）与功率 双极晶体管（BJT）相比有很多优点。
半个周期则是截止的。显然静态时，集电极电流iC 为零，集射极间电压为VCC。由于功率管在半个周 期内导通，电流导通角=/2，所以输出是一个半
波正弦信号，如图3.2.2（b）所示。 • B类射频功率放大器电路采用双管B类推挽工作，即
用两只B类工作的功率管各放大半个正弦波，然后在 负载上合成一个完整的正弦波（图中仅给出了VT1 的波形）。
以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。
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• 射频功率放大器按照电流导通角的不同分类，可分
为甲（A）、乙（B）、丙（C）三类。
• 甲类放大器电流的导通角=180°，适用于小信号低 功率放大。乙类放大器电流的导通角=90°；丙类 放大器电流的导通角<90°。
• 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。
3.2 功率放大功率放大是射频功率放大器的核心功能，主要通过功率放大器的放大单元来实现。
放大单元通常采用晶体管作为放大元件，通过合理的电压和电流驱动，将输入信号的功率放大到所需程度。
3.3 输出匹配输出匹配是保证功率放大器输出信号能够被负载（如天线）最大限度地吸收的关键部分。
通过设计输出匹配网络，使得输出阻抗与负载的阻抗相匹配，从而最大限度地减小反射和能量损耗。
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。
2. 非线性功率放大器的工作原理非线性功率放大器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。
射频功率放大器
丙类功放是指其集电极电流导通时间小于半
个周期的放大状态，导通角小于90度，属 于非线性功率放大器。
优缺点：它输出功率和效率特高，一种失真 非常高的功放，一般用于射频放大，只适 合在通讯用途上使用
主要设计参数：输出功率、电源供给的功率、 功率管的管耗。效率。
丙类射频功率放大器效率高，主要作为发射 机末级功率放大。
电子技术
甲类放大器的优点是无交越失真和开关失真， 而且谐波分量中主要是偶次谐波，在听感上 低音厚实、中音柔顺温暖、高音清晰利落、 层次感好，十分讨人喜欢。
但一直因为耗电多，效率低，容易发热和对散
热要求高而未能在大功率的放大器中得到广
泛应用。由于器件长期工作于大电流高温下， 容易引起可靠性和寿命方面的问题，而且整 机成本高，所以制造甲类功率放大器出名的 厂家，现在已大多停止生产晶体管甲类功率 放大器。
甲类射频功率放大器电
路属于线性放大器， 即在正弦信号一周内， 放大器电路的功率管 是处于全导通工作状 态。
对于一些射频小功率情 况，可以选甲类放大 器作为功率放大器电 路。
乙类射频功率放大器电路
功率管在输入波形的半个周期内导通，而在另 外半个周期则是截止的。
乙类射频功率放大器电路采用双管乙类推 挽工作，即用两只B类工作的功率管放大 半个正弦波，然后在负载上合成一个完 整的正弦波。
电子技术
射频功率放大器
射频功率放大器是各种无线电发射机的主要组成部分。
在发射机的前级电路中，调制振荡器所产生的射频信号功率很小，需要经过 一系列的放大获得足够的射频功率后，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。射频功率放大器 的主要技术指标是输出功率与效率，这是研究射频功率放大器的关键。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。 为了实现有效的能量传输，天线和放大器之间要采用阻抗匹配网络。
射频功率放大器(黄智伟)1-51章 (2)
第2章 晶体管射频功率放大器电路
第2章 晶体管射频功率放大器电路
图2.2.3 推荐的晶体管印制电路板图尺寸(单位：mm)
第2章 晶体管射频功率放大器电路
2.3 MMG3003NT1 40~3600 MHz 功率放大器
MMG3003NT1 是一个A类、宽带、小信号、高线性的晶体 管放大器芯片。其输入、输出内部匹配为50 Ω；工作频率范 围为40～3600 MHz；输出功率(P1 dB)为24 dBm；小信号增 益为19.3～20 dB；输出三阶截点为40.5 dBm(@900 MHz)；噪 声系数为 4 dB；电源电压为6.2 V；电流消耗为160～205 mA。
第2章 晶体管射频功率放大器电路
第2章 晶体管射频功率放大器电路
图2.5.1 MMG3007/08/09/10/11/12/13NT1工作在40～300 MHz频率范围的应用电路 (a) 电原理图; (b) 元器件布局图
第2章 晶体管射频功率放大器电路 2.6 MRF6404 30 W 1.8～2.0 GHz 26 V射频功率放大器
MMG3008NT1输出功率(P1 dB)为15 dBm；小信号增益为17～ 18.5 dB；输出三阶截点为26 dBm(@900 MHz)；噪声系数为4 dB；电源电压为5 V; 电流消耗为32～48 mA。
第2章 晶体管射频功率放大器电路 MMG3009NT1输出功率(P1 dB)为18 dBm；小信号增益为 14.3～15 dB；输出三阶截点为34 dBm(@900 MHz)；噪声系数 为4.2 dB；电源电压为5 V; 电流消耗为58～82 mA。 MMG3010NT1输出功率(P1 dB)为17 dBm；小信号增益为14～ 15 dB；输出三阶截点为31 dBm(@900 MHz)；噪声系数为4.5 dB；电源电压为5 V；电流消耗为46～63 mA。 MMG3011NT1输出功率(P1 dB)为15 dBm；小信号增益为 13.5～15 dB；输出三阶截点为28 dBm(@900 MHz)；噪声系数 为4.6 dB；电源电压为5 V；电流消耗为32～48 mA。
射频功率放大器3
第第
2.1.5 B类互补对称功率 放大电路 1 变压器耦合乙类推挽 功率放大电路
10 页页
第第 11 页页
2 无输出变压器的功率放大电路 （OTL电路：Output Transformer Less）（单电源互补功率放大电路）
T1为NPN管；T2为PNP管；特性对称；采用了大电容。 静态时，前级电路应使基极电位为Vcc/2，由于T1和T2特性 对称，发射结电位也为Vcc/2，故电容上的电压Vcc/2，设 电容容量足够大，对交流信号可视为短路。 电容器的容量由放大电路的下限频率确定，即：
Po max
2 1 U CC 2 RL
（2）直流电源提供的功率（PE）
每个电源中的电流均为半个 正弦波，其平均值为:
16 页页
第第
1 I av 1 I 0 m sin(t )d (t ) 2 0 I Om U Om RL
因此，直流电源（Ucc）提供给电路的功率为: U om PE 1 I av 1U CC U CC RL 考虑正负两组电源提供的总功率:
2U Om PE 2 PE 1 U CC RL
第第
（3）效率（）
2 PO U Om 2 U Om U CC U Om ( ) /( ) PE 2RL R L 4 U CC
17 页页
当输出信号达到最大不失真输出时，效率最高，此时 U O max U CC 100 % 78 . 5 % 4
OTL电路波形示意
12 页页
第第
3 无输出电容的功率放大电路 （OCL电路：output capacitorless ）乙类互补对称功率放大电路
电路的结构特点： 由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器 对接而成。 双电源供电。 输入输出端不加隔直电容。
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。
四、射频功率放大器的分类射频功率放大器可以根据其工作方式和应用场景进行分类。
常见的分类方法包括：1. 按工作方式分类（1）线性功率放大器：能够在保持线性特性的同时实现高增益和高输出功率。
（2）非线性功率放大器：能够在保持高效率的同时实现高增益和高输出功率。
2. 按应用场景分类（1）宽带功率放大器：适用于需要处理多频段信号的场景，如广播电视、移动通信等。
射频功率放大器技术 ppt课件
其中PDC为电源供给直流功率，Pout为交流输出功率，Pc为消 耗在集电极上的功率
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各种工作状态的效率和线性性
功放工作状态
效率
线性度
A类 B类 AB类 D类 E、F类
峨眉校区计算机与通信工程系
主讲：李华
射频功率放大器技术
1
主要内容
1
功率放大器的应用
2 功率放大器在无线通信系统中的地位
3
功率放大器的结构
4
功率放大器的工作状态
5 功率放大器存在的问题及解决方法
2
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
理想50% ，实际5～ 很好 20%
理想78.5%，实际 有失真，有一定线性
40%左右
度
理想50-70%，实际 较好 60%
理想80～90%，实际 很好（仅适合低频） 80 %
理想100%，实际90% 完全非线性
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功率放大器效率对移动通信运营商降低成本非常 重要
例如： 移动通信基站采用传统技术的典型功耗为1500 W，而 采用新一代技术的功耗为760 W。 对于一个5000个基站的WCDMA网络，按一年时间计算， 采用新一代基站比传统基站节省电费如下：
节省的电费 =功耗差值×基站数目×电费单价×全年的小时数
=（1500－760）× 5 000 × 0.7 ÷1000× 24× 365 = 22 688 400 元
35
非线性特性
(1) 信号失真 (2) 增益1dB压缩点 、三阶交调、三阶交截点 (3) (4) 频谱扩展
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当有比较大的功率增益，即Pout>>Pin时，有ηC≈ηPAE。
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。
3.1.3 线性
衡量射频功率放大器线性度的指标有三阶互调截点 (IP3)、1dB压缩点、谐波、邻道功率比等。邻道功率 比用来衡量由放大器的非线性引起的频谱再生对邻道 的干扰程度。
3.4 功率合成与分配 3.4.1 功率合成器 3.4.2 功率分配器 3.5 功率放大器的线性化技术 3.5.1 前馈线性化技术 3.5.2 反馈技术 3.5.3 包络消除及恢复技术 3.5.4 预失真线性化技术 3.5.5 采用非线性元件的线性放大
3.6 射频功率放大器电路实例 3.6.1 1.0GHz、60W宽带射频功率放大器电路 3.6.2 2.4GHz 频带的WLAN功率放大器电路 3.6.3 蓝牙功率放大器电路 3.6.4 50Hz～2.7GHz射频功率测量电路 思考题与习题
在有两个或多个单频信号输入的情况下，非线性放大 电路会产生(输出)除这些单频外的新频率信号。这些新 出现的单频信号是非线性系统互调的产物。例如，假 定的输叠入加信，号则是两个频率为f1和f2、幅度相同的单频信号 ui(t)=cos(2πf1t)+cos(2πf2t) (3.1.3)
则输出电压见(3.1.5)。将上式展开后，可以发现输出 电压uO(t)包含有DC、f1、f2、2f1、2f2、f1±f2频率 成分。如果在放大电路的非线性幅度响应中取到三次 方项，除二次方展开输出电压uO(t)得到的频率成分外， 还得到包含有3f1、3f2、2f1±f2、f1±2f2的频率成分。
3.2.4 C类射频功率放大器电路 3.2.5 D类射频功率放大器电路 3.2.6 E类射频功率放大器电路 3.2.7 F类射频功率放大器电路 3.3 功率放大器电路的阻抗匹配网络 3.3.1 阻抗匹配网络的基本要求 3.3.2 集总参数的匹配网络 3.3.3 传输线变压器匹配网络
3.1.1 输出功率
在发射系统中，射频末级功率放大器输出功率的范围 可小至毫瓦级，大至数千瓦级。为了实现大功率输出， 末级功率放大器的前级放大器电路必须要有足够高的 激励功率电平。在大功率发射系统中，往往由二级到 三级甚至由四级以上的功率放大器组成射频功率放大 器，各级的工作状态也往往不同。
根据对工作频率、输出功率、用途等的不同要求，可 以采用晶体管、FET、射频功率集成电路或电子管作为 射频功率放大器。在射频大功率方面，目前无论是在 输出功率或在最高工作频率方面，电子管仍然占优势。 千瓦级以上的发射机，大多数还是采用电子管。当然， 晶体管、FET也在射频大功率方面不断取得新的突破。 例如，目前单管的功率输出已超过100W，若采用功率 合成技术，输出功率可以达到3000W。
3.1 射频功率放大器的主要技术指标
射频功率放大器是各种无线发射机的主要组成部分。 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如缓冲级、中 间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率后， 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。射频功率放大 器电路在设计时需要对输出功率、激励电平、功耗、 失真、效率、尺寸和重量等问题进行综合考虑。射频 功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，这是 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。
3.1.2 效率
功率放大器由于输出功率大，因而要求直流电源提供 的功率也较大，这就存在一个效率问题。效率是射频 功率放大器极为重要的指标，特别是对于移动通信设 备。定义功率放大器的效率，通常采用集电极效率ηC 和功率增加效率PAE两种方法。
1 集电极效率ηc 所谓集电极效率，是指功率管集电极输出的有用功率
由于非线性放大器的效率高于线性放大器的效率，射 频功率放大器通常采用非线性放大器。功率放大电路 工作在大信号状态，晶体管工作在非线性区域，会出 现较多的非线性失真。从频谱的角度看，由于非线性 的作用，输出信号中会产生新的频率分量，如三阶互 调分量、五阶互调分量等，它干扰了有用信号并使被 放大的信号频谱发生变化(即频带展宽了)。在功率放大 电路中的失真主要是互调失真，互调失真是衡量功率 放大器电路性能的一个重要参数。
这些频率成分可以分类为：二次谐波2f1、2f2(u2项引 起)；三次谐波3f1、3f2(u3项引起)；二阶互调 f1±f2(u2项引起)；三阶互调2f1±f2、f1±2f2(u3项引 起)。放大电路输出信号包含有多种频率成分，这些频 率中距离输入信号频率f1和f2最近的频率是三阶互调的 产物2f1-f2和2f2-f1。其他频率距离基频f1和f2较远， 很容易使用滤波器滤除，但三阶互调的产物2f1-f2和 2f2-f1会落在放大电路的有效带宽内，不能使用滤波器
Pout和电源供给的直流功率Pdc的比值，用ηC表示，见 (3.1.1)。 式（3.1.1）中，Pc为管耗。效率ηc越高，意味着在相 同输出功率情况下，要求直流电源供给的功率越小， 相应管子内部消耗的功率也越小。
2 功率附加效率(Power Added Efficiency,PAE) 功率附加效率定义为输出功率Pout与输入功率Pin的差
滤除。三阶互调是造成射频功率放大电路产生失真的
第3章 射频功率放大器电路
ห้องสมุดไป่ตู้
3.1 射频功率放大器的主要技术指标 3.1.1 输出功率 3.1.2 效率 3.1.3 线性 3.1.4 杂散输出与噪声 3.2 射频功率放大器电路结构 3.2.1 射频功率放大器的分类 3.2.2 A类射频功率放大器电路 3.2.3 B类射频功率放大器电路