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放大器的电路和参数的PCB设计

编辑:PCB    来源:未知    发布时间:2019-10-05 15:18    浏览量:
     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(如通过缓冲级、中间放大级、末级功率放大级放大),以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。设计射频功率放大器电路时需要对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和质量等问题进行综合考虑。
     射频功率放大器的工作频率很高(从几十兆赫兹一直到几百兆赫兹,甚至到几吉赫兹),按工作频带分类,可以分为窄带射频功率放大器和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,一般都采用选频网络作为负载回路,如LC谐振回路。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负载,这样它可以在很宽的范围内变换工作频率,而不必重新调谐。 
     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。非谐振功率放大器的匹配网络(如高频变压器、传输线变压器等非谐振系统)的负载性质呈现纯电阻性质。而谐振功率放大器的匹配网络是谐振系统,它的负载性质呈现电抗性质。 
     射频功率放大器按照电流导通角θ的不同分类,可分为甲(A)类、甲乙(AB)类、乙(B)类、丙(C)类。甲(A)类放大器电流的导通角θ=180°,适用于小信号低功率放大状态。乙(B)类放大器电流的导通角θ=90°。甲乙(AB)类介于甲类与乙类之间,90°<θ<180°;丙(C)类放大器电流的导通角θ<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这几种工作状态中最高的。射频功率放大器大多工作于丙类状态,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的谐振功率放大的场合。由于调谐回路具有滤波能力,故回路电流与电压仍然接近于正弦波形,失真很小。 
     射频功率放大器还有使功率器件工作于开关状态的丁(D)类放大器和戊(E)类放大器。丁类放大器的效率高于丙类放大器,理论上可达100%,但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)的限制。如果在电路上加以改进,使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小,则丁类放大器的工作频率可以提高,即构成所谓的戊类放大器。这两类放大器是晶体管射频功率放大器的新发展。还有另外几类高效率放大器,即F类、G类和H类。在它们的集电极电路设置了包括负载在内的无源网络,能够产生一定形状的电压波形,使晶体管在导通和截止的转换期间的电压uCE和iC均具有较小的数值,从而减小过渡状态的集电极损耗。同时,还应设法降低晶体管导通期间的集电极损耗,以实现高效率的功率放大。 
     射频功率放大器按工作状态分类,可分为线性放大和非线性放大两种。线性放大器的效率最高也只能够达到50%,而非线性放大器则具有较高的效率。射频功率放大器通常工作于非线性状态,属于非线性电路,因此不能用线性等效电路来分析。通常采用的分析方法是图解法和解析近似分析法。 
     阻抗匹配网络是射频功率放大器电路的重要组成部分,有集总参数的匹配网络和传输线变压器匹配网络两种形式。为得到合适的输出功率,功率放大器通常利用功率合成器和功率分配器对功率进行合成与分配。 
     在射频功率放大器中,采用的线性化技术有前馈线性化技术、反馈技术、包络消除及恢复技术、预失真线性化技术,以及采用非线性元件的线性放大(LINC)等结构形式。 
     射频功率放大器包含输出功率、效率、线性、杂散输出与噪声等主要技术指标。输出功率与效率是设计射频功率放大器的关键。而针对功率晶体管,主要应考虑击穿电压、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。

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