功放基本原理.ppt

《功放基本原理.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、功放基本原理射频中的常用单位在射频领域里，我们经常会遇到dBm、dB、dBc等与功率有关的单位，许多工程师在对这些单位的理解上存在着混淆和误解，造成计算失误。下面集中辩析这几项单位，供大家参考。射频中的常用单位dBmdBm用于表达功率的绝对值，计算公式为：10lg(P功率值/lmw)[例]如果发射功率P为10w，则按dBm单位进行折算后的值应为：10lg(10w/1mw)=10lg(10000)=40dBm射频中的常用单位dBdB用于表征功率的相对比值，计算甲功率相对乙功率大或小多少dB时，按下面计算公式：10lg(甲功率/乙功率）[例]若甲功放的增益为20dB,乙功放的增益为14dB,则

2、可以说甲功放的增益比乙功放的增益大6dB。射频中的常用单位dBcdBc也是一个表征相对功率的单位，其计算方法与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc是相对于载波功率而言的，在许多情况下用来度量与载波功率的相对值，如度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰和带外干扰）、耦合、杂散等相对量值，在采用dBc的地方，原则上可以使用dB替代。术语射频：广义来说就是适用于无线电传播的无线电频率。其下限约为几十~~几百KHz，上限约为几千~~几万MHz。微波：通常将频率高于300MHz的分米波、厘米波、毫米波波段统称为微波。射频功放：就是将发射机里的振荡器所产生的射频小功率，经过一系列的放大——激励级、

3、中间级、末前级、末级功率放大级，获得足够大的射频功率的装置。射频功放是发送设备的重要组成部分。射频功放的分类放大器按照电流通角的不同，可分为A类（甲类）、AB类（甲乙类）、B类（乙类）、C类（丙类）。一般的射频放大器工作在A类、AB类、B类、C类状态；我们公司目前所做的射频放大器基本上都工作在A类、B类、AB类状态。射频功放的分类射频放大器按照线性改善方法（或按线路组成的方式），可分为功率回退功放、前馈功放、预失真功放。按放大载波的数量又分为单载波功放与多载波功放。功放指标在进行射频功放设计时，我们首先要根据给定（或需要）的技术指标和功能指标制定设计方案。制定设计方案的主要依据是指标要求中

4、的额定输出功率、线性度（ACPR/IMD）、载波数、功耗/效率等指标。功率回退功放功率回退功放又称为高功放HPA构成HPA放大器一般有两种工作状态：A类及AB类工作状态。A类放大器具有良好的线性放大性能，其三阶交调系数与输出功率的变化关系是：输出信号功率减小3dB（即减小一半功率），则三阶交调抑制改善6dB。一般来讲，A类放大器在1dB压缩点输出时，三阶交调系数约为－23.7dB(通常取－20dB)。为了达到一定的线性，并考虑到工程问题，A类放大器需回退15dB，此时放大器的三阶交调抑制可以达到－45～－50dBc。功率回退功放使用A类放大器的最大缺点是效率低及成本较高。这是因为实际应用中

5、A类放大器在它的1dB压缩点输出功率时，其效率只有10％。比如，完成一个30W平均输出功率的HPA，就需要至少有300W的耗电，并且工作电流随输出功率变化的值不大。若考虑回退12dB，则需要有480W平均功率输出，需耗电4.8kW。为了达到30W的输出功率需要用较多的功率管。这样就加大了HPA的成本和体积，增大了研制成本和难度。功率回退功放为了避免这个问题，建议在小功率放大器(平均功率输出1W)设计中使用A类放大器；在中大功率放大器(平均功率输出>1W)设计中使用AB类放大器。功率回退功放AB类放大器的特点是效率高、成本低。由于单管的输出功率高，仅需少量的功率管即可做到较高的输出功率，所

6、以成本较低，且散热和结构设计可以简单化。目前用在AB类的管子主要选LDMOS管，AB类放大器用最大包络功率PEP来描述其功率容量，类似A类的1dB压缩点。偏置在AB类的LDMOS放大器，在PEP处的互调抑制为28dBc，回退3dB时互调抑制接近40dBc，继续回退，改善不大。回退10dB时效率约为15%。总之功率回退法的优点是简单、易实现，缺点是受功率管P1dB限制。功率回退功放A类放大器的三阶交调系数IMD3、三阶交截点IP3及输出功率Pout的关系见下式功率回退功放1dB压缩点P1dB定义：当输入功率较低时，输出功率与输入功率成比例关系。当输入功率超过一定的量值之后，晶体管的增益开始下

7、降，最终结果是输出功率达到饱和。当放大器的增益偏离常数或比其小信号(或此前)增益降低1dB时，此点就被称为1dB压缩点。1dB压缩点用来衡量放大器的功率容量。功率回退功放A类放大器的1dB压缩点P1dB曲线功率回退功放三阶交调系数IMD3定义：如下图所示，输入信号Pin(f1)和Pin(f2)通过放大器除了产生输出信号Pout(f1)和Pout(f2)之外，还产生了新的频率Pout(2f1-f2)和Pout(2f2-f1