[学习]放大器分析与调试技巧

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6、调节VR1使电感L3的电压为0.5V。 7、调节VR2使电容C11的电压为3V。 8、校好仪表,正确连接,焊接好JP5,调节电位器调节VR3,使U4的静
态电流为220mA(栅压为3.7V左右) ;焊接好JP10,调节电位器调节 VR4 、VR5,使U12、U11的静态电流分别为700mA(栅压为3.9V左右) 和500mA(栅压为3.85V左右),关断电源 。 9、连接好测试电缆,将输入信号设为-20dBm,上电测试,逐步加大输入 信号,测试该模块的技术指标。调节C83的位置可改善IM3。调节C84 、C85可改善带内波动时,在高低端时的互调均应满足指标。回退 时IM3无反弹。
配电路是否有异常。
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7、前向(反向)功率检测不正常 导致这种现象情况有:耦合器短路、检波器或检波电路不正
常。 解决方法:耦合器是否短路、检波电路是否正常。 8、驻波比偏大 导致这种现象情况有:隔离器驻波差 解决方法:更换隔离器
百度文库24
七、举例说明高频功率
放大器的调试技巧
• 下面我们以我公司的移动系列功放GXDPA40D为例分析
六、低噪声放大器的常 见故障及解决方法
1、功放无输出、电流很大 导致这种现象情况有:自激、电源短路, 解决方法:检查
电源是否短路 2、功放无增益或输出很小、电流正常 导致这种现象情况有:主放大电路高频短路、耦合电容虚焊
或损坏、某级放大器损坏。 解决方法:先检查放大电路是否有高频短路、耦合电容是否
有虚焊、再查看各级放大器偏置电压是否正常。
前言
前面讲到放大器的分类比较多,有低频的、高频的、微 波的、高频放大器又分为低噪声放大器、推动放大器 、高功率放大器、超线性功放等。在这里,我们主要 对与我们公司产品相关的高频低噪声放大器及高功率 放大器作一些分析,以便对大家今后在设计、生产调 试过程中有所帮助。(注:我们这里所指的放大器都是指窄带
2、输出功率(Pout):功放要求设计的输出功率、是功放 各项指标要求的前提。
3、1dB 压缩点的输出功率(P-1): 1dB 压缩点的输出功 率是指功率放大器增益压缩1dB 时的输出功率。 P-1是 衡量功率放大器线性的一个重要指标之一。例如:我们 公司功放产品中CPA40D中所说的MRF9180,180指的 就是末级管P–1是180W。
第三级:SGA6586 Nf=2.6dB G=23.8dB OIP3=33dBm 在第二级与第三级之间插入数字电调衰减器,其数字电调衰减器的 最小IL为1.8dB,所以,总增益约为46dB。
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2.噪声系数的计算:一个放大器的噪声系数主要取决于第一 、二级放大管的Nf及Gain,见以下公式: NFs=NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/(G1G2)+……(NFn1)/(G1G2…Gn-1)
我们在生产调试过程中所遇到的问题及常用的解决方法:
指标要求:
工作频率 : 930MHz~960MHz
增 益:
50±1dB
增益平坦度:
<1dB
输出功率:
≥41.5dBm
双音互调(IMD): ≤-53dBc@Pout=41.5dBm
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噪声系数 : 输入驻波比 : 输出驻波比 :
静态电流 : 额定输出电流 : 工作温度范围:
压和偏置电压、检查低噪声管的匹配电路。 2、噪声偏高 导致这种现象情况有:低噪管输入匹配异常、低噪声管
供电异常。
解决方法:检查低噪声管的匹配电路、检查低噪声管供 电电路
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3、OIP3偏低、互调差。 导致这种现象情况有:末级放大管工作不正常、供电电路不
正常。 解决方法:检查末级放大器的电路、检查各级放大器的供电
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4、增益(Gain):额定输出时,输出信号电平与输入信号 电平的比值。
5、三阶互调抑制(IMD):在额定输出时,三阶互调产物 与基频信号的比值,是测量功放线性度的常用指标。
6、邻信道功率比(ACPR):功放对邻信道的杂散与主信 号的比值,是衡量功放线性度的又一重要指标。
7、带内波动(RIPPLE):在额定输出时,工作频带内最大 值与最小值的比。
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5、设计原理图及PCB文件 原理图和PCB设计方案设计的成果,一个好的PCB设计
能决定一个方案的成败。 6、制板、实验板调试
制板及调试是方案设计的后期工作,是方案设计的验证 阶段。 7、例行实验及可靠性分析 例行实验包括高低温实验、振动实验、高温老化、EMC 等,是常用的可靠性的分析方法。
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电路。 4、数控衰减不正常 导致这种现象情况有:数控衰减器电路异常、数控衰减器接
地不良、数控衰减器供电不正常。
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四、高功率放大器的分析
高频功率放大器通常是指输出功率大于几十毫瓦以上的 高频放大器,主要用作功率放大,一般用在通讯系统的 发射末级,与双工器及天线相连。
基本指标要求
1、频率范围:是指放大器所工作的频率
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五、高功率放大器的设计方法
由于高功率放大器输出的信号比较高,不能象小信号放大器 一样利用S参数来进行仿真计算,因此,通常采用的方法 有:甲类逼近法、阻抗匹配法、谐波平衡法、负载牵引法 等,最常用的方法是阻抗匹配法和谐波平衡法,以下仅对 阻抗匹配法作简要介绍:
1、根据系统要求选择器件 首先要根据系统指标要求,选用前级、末级、推动级放
5bit电调衰减器选用Hittite公司的HMC273MS10G。
其它参数如频率、平坦度等由软件设计,再经调试即可达到 要求。
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三、低噪声放大器的常 见故障及解决方法
1、无增益或增益异常 导致这种现象情况有:电路虚焊、耦合电容损坏、供电
不正常、某一放大器损坏、低噪声管匹配电路异常。 解决方法:检查主放大电路、测试各级放大器的供电电
<8dB <1.4 <1.25 <1.8A <4.0A -25℃ ~ 65℃
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原理框图:
78L09
Lm2576
电源+27v
信号输入
APD
AG602 增益调节
TEM-ATT AH1 MRF9030
功放开关 温度检测 输出功率检测 反向功放检测
温度补尝
MRF9060 MRF9060
信号输出
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原理说明
8、输入(出)驻波比(VSWR):传输线上电压最大值与 最小值的比
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9、噪声系数:功放输入信噪比与输出信噪比的比值,由于 功放作为系统发射末端,对噪声系数的要求并不是很高, 通常要求功放的噪声系数小于8在dB即可。
10、功放效率:在额定输出时,功放输出功率与电源输出功 率的比值,是衡量放大器将直流电源转换成信号功率的能 力。
GXDPA40D功放采用四级放大,第一级为AG602,第二级为AH1 ,此两级为内匹配管,无需调试;第三级为MRF9030L,第四级 为两个MRF9060L推挽放大,此两级的输入输出均需匹配。 在控制和监控方面设有输出功率检测电路、反射功率检测电路和 温度检测电路。功放单元采用单电源供电,27V电源经过滤波后 直接给MRF9030L和MRF9060L漏极供电,另一面通过转换效率 高的集成开关电源模块(LM2576-12)转换到12V,再通过各种 调整稳压IC提供相应的电压给各部分供电。功放单元还结合 LM2576-12的输出可控功能,设有功放工作使能开关
放大器的分析与调试技巧
吴辉 2005年11月5日
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目录
• 前言 • 低噪声放大器的分析 • 低噪声放大器的设计方法 • 低噪声放大器的常见故障及解决方法 • 高频功率放大器的分析 • 高频功率放大器的设计方法 • 高频功率放大器的常见故障及解决方法 • 举例说明高频功率放大器的调试技巧 • 总结
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回波损耗与驻波比的关系:
回波损耗 RL=-20Lg|T |
驻波比VSWR
=
1 | T | 1 | T |
其中T为反射系数
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二、低噪声放大器的设计方法
1、根据系统要求选择器件 根据要求选择低噪声管及其它推动放大器、合理分配
级联增益、OIP3等。目前常用的低噪声管有内匹配的 MMIC,例如MACOM公司的AM500XX系列;外匹配 的Aglient的ATFXX系列; 2、输入、输出匹配
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3、增益偏小
导致这种现象情况有:放大电路耦合电容不良、某级放大器 性能不良、供电不正常、隔离器损耗大、匹配电路不正常 等。
解决方法:检查每一级偏置电压和匹配电路是否正常、如果 正常,使用开口电缆分别测试每一级的增益。
4、三阶互调高、ACPR差
导致这种现象情况有:末级或推动级静态工作点不正常,末 级输入、输出匹配电路不正常。
解决方法:检查各级偏置电压及静态电流、检查匹配电路是 否异常。
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5、电流偏大、效率低 导致这种现象情况有:静态工作点过高、匹配电路不正常、
隔离器损耗大。 解决方法:检查各级偏置电压及静态电流、检查匹配电路是
否异常。放大器输出端、隔离器是否正常。 6、功放增益偏小,功率上不去,但电流很大 导致这种现象情况有:功放自激 解决方法:首先检查哪一级自激、检查相应的供电电路和匹
匹配的最终目的是要满足各项指标:噪声系数、增益 、输入(输出驻波比)。
常用的输入、输出匹配方法有:单支节匹配、双支节 匹配、最大增益匹配、最佳噪声匹配、共轭匹配等。
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3、计算机辅助设计(CAD) 利用仿真软件进行仿真,优化设计。
4、设计原理图和PCB 5、实验板调试。
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例1. 设计一个低噪声放大器要求: 频率范围:820-960MHz 增益:G≥45dB 噪声系数:Nf≤1.5 带内平坦度:≤±0.2dB 线性功率:P-1≥15dBm 电调衰减:Att= 31dB (5bit)
大管,是方案设计的基础。
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2、计算系统指标及各级指标分配 计算系统指标及各级指标分配,这一步很关键,是方案设 计的关键。
3、功能电路的设计 功能电路包括:功放开关电路、功率检测电路、驻波检测 电路、电流检测电路、温度检测电路及温度补尝电路等。 功能电路设计质量直接影响产品的可生产性及可操作性 。
放大器)。
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一、低噪声放大器的分析
低噪声放大器顾名思义是指噪声系数比较低的放大器,一般用在 通讯设备的前端(RFE),对系统起着降低噪声、提高接收灵敏 度的作用。
基本指标要求: 1、频率范围:是指放大器所工作的频率
2、增益(GAIN):输出信号电平与输入信号电平的比。 GAIN(dB)=Pout(dBm)-Pin (dBm)
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3、放大器的仿真、计算
由于放大器工作在大信号状态下,只能测试其大信号 下的输入、输出阻抗,通常情况下,我们要利用其输 入、输出阻抗进行仿真计算。常用的CAD软件有: Agilent公司的ADS、ANSOFT公司的SERENDER
4、放大器的输入、输出匹配
目前使用的大功率放大管以外匹配的LDMOS及FET Ga As为主,所以放大管的匹配是功放电路设计的一 个重点工作之一。
3、噪声系数(NF):输入信噪比与输出信噪比的比值
Si / Ni
NF=10Lg

So /
No

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放大器的级联噪声系数计算: Fcas = F1+ F 2 1 + F 3 1+ F 4 1 …… G1 G1G2 G1G2G3
4、带内平坦度(Ripple):通频带内增益最大值与最小值的差值。
5、输入、输出电压驻波比(VSWR):传输线上电压最大值与最小值 的比。
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设计过程: 1.放大器级数的考虑:由于常见器件有效实际增益为11-17dB,故此,
3-4级方可满足增益要求。经对比分析我们确定了以下方案: 第一级:ATF10136 Nf=0.4dB G=13.5dB OIP3=18dBm 第二级:MSA1105 Nf=4.1dB G=10.5 dB OIP3=25dBm
式中:NFn为第n级器件的噪声系数 Gn-1为第n-1级器件的增益
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基于产品批量生产的一致性考虑,经Agilent的ADS2003A仿 真计算,将第一级FET优化设计成:Nf=0.85dB Gain=13.5dB,经以上公式计算得出噪声系数理论值为 1.1dB,满足指标要求。
3.线性功率考虑:线性功率小,交调指标差,它将最终影响 功放的ACPR值和IM3;但是,过分地要求加大P-1,将增 加电流消耗,降低了设备的可靠度,同时提高了造价,综 合考虑诸多因素,SGA6586比较合适。
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调试说明
1、检查焊接工艺,无虚焊,短路。 2、用万用表测试各模块供电是否有对地短路。 3、 断开JP5、JP10。 4、 接通27V电源,电流表的读数为140±20mV,测试各静态工作 电点电压,各IC供电正常。 5、调节VR3,使U4栅压为2.0V;调节VR4、VR5,使U11、U12栅压 均为2.0V
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