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        微波技術(shù)

        廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、電視轉(zhuǎn)播、中續(xù)通信、數(shù)據(jù)與圖象傳輸、雷達(dá)、遙控、遙感、電子偵察、電子對(duì)抗等領(lǐng)域

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        射頻功率放大器——如何選擇合適的射頻功率放大器

            功率放大器是射頻通信系統(tǒng)中非常重要器件之一。與其他放大器類似,射頻放大器將輸入到其輸入端的信號(hào)進(jìn)行放大。在現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中,由于復(fù)雜的調(diào)制方式令信號(hào)變得越來(lái)越復(fù)雜。由于放大器的許多重要特性和規(guī)格,放大器的選擇對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

            在這里,讓我們了解一下RF放大器的重要指標(biāo),學(xué)習(xí)如何為自己的應(yīng)用選擇合適的RF放大器。

            增益: 增益是每個(gè)放大器最重要的指標(biāo)。它表示放大器對(duì)輸入信號(hào)的放大能力,以dB為單位。放大器的增益隨頻率而變化,頻率高,放大器的損耗也就高(增益在整個(gè)頻率范圍內(nèi)不是線性的)。

            帶寬和平坦度:帶寬是RF放大器的另一個(gè)重要指標(biāo)。它是頻率-增益響應(yīng)曲線中起始頻率和終止頻率之間的范圍,在該范圍內(nèi)放大器可提供有效的增益。放大器的平坦度是其增益在其整個(gè)工作帶寬內(nèi)的響應(yīng)。

            阻抗:阻抗是放大器非常重要的指標(biāo),尤其對(duì)于需要發(fā)射天線和網(wǎng)絡(luò)的射頻系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更為重要。在大多數(shù)情況下,放大器的阻抗被設(shè)計(jì)和優(yōu)化為50歐姆。任何不匹配都會(huì)導(dǎo)致更高的損耗和反射,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞某些組件。

            諧波:諧波是放大器產(chǎn)生的基頻f0的整數(shù)倍數(shù),如2f0、3f0、4f0…。Nf0。諧波是我們不需要的信號(hào),通常會(huì)與系統(tǒng)中的其他信號(hào)混合并產(chǎn)生互調(diào)失真產(chǎn)物。一般來(lái)說(shuō),諧波無(wú)法與放大器完全隔離,但是可以使用設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)抑制諧波電平。

            三階截點(diǎn): TOI是一個(gè)線性圖中的理論值點(diǎn)。信號(hào)的三階分量將在信號(hào)的放大過(guò)程中產(chǎn)生。放大器增益在達(dá)到飽和點(diǎn)后開(kāi)始下降,如果輸入功率持續(xù)增加,則基頻信號(hào)功率和三階信號(hào)功率將在特定點(diǎn)相交,該點(diǎn)稱為三階截點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算該值,可以在設(shè)計(jì)時(shí)確定放大器的非線性行為。

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            相鄰信道抑制比:在實(shí)際情況下,由于互調(diào)失真,一小部分功率會(huì)從發(fā)射信道將泄漏到相鄰信道中。ACLR是發(fā)射信道功率與相鄰信道功率之比。在諸如LTE之類的現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中,這是非常重要的,在該系統(tǒng)中,信號(hào)是在分配的帶寬內(nèi)的多個(gè)信道中傳輸。在某些情況下,功率放大器還必須能夠處理調(diào)制信號(hào)。

            噪聲系數(shù):噪聲系數(shù)是功率放大器的輸入信噪比與輸出信噪比之間之比。噪聲系數(shù)值越低,放大器的性能越好。噪聲系數(shù)將始終大于1,因?yàn)檩敵鲂旁氡仁冀K高于輸入信噪比。

            1dB壓縮:一旦放大器到達(dá)壓縮區(qū)域,就不可能進(jìn)行放大,增益響應(yīng)曲線逐步走平。1dB壓縮點(diǎn)是根據(jù)線性圖中實(shí)際響應(yīng)曲線計(jì)算而來(lái),即與線性曲線值相差1 dB,在該點(diǎn)開(kāi)始放大器逐漸飽變?yōu)榉蔷€性。

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            峰均功率比:是信號(hào)峰值功率與平均功率電平之比。

            最大輸入和輸出功率:在選擇RF功率放大器時(shí),必須考慮最大輸入和輸出功率。射頻放大器輸入功率超過(guò)最大輸入電平時(shí),可能會(huì)損壞放大器,尤其是在放大器級(jí)聯(lián)時(shí)更為重要。在選擇放大器的時(shí)候,需要考慮整個(gè)工作帶寬內(nèi)的平坦度和損耗,確保輸出功率電平在通頻帶內(nèi)都能滿足要求。

            尺寸和功耗:選擇RF放大器時(shí)必須考慮物理尺寸。放大器的尺寸范圍從毫米到幾米不等,因此,必須根據(jù)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行選擇。大多數(shù)功率放大器在其運(yùn)行期間會(huì)發(fā)熱,為了保障其工作正常,必須提供良好散熱和空氣循環(huán)。功耗是另一個(gè)需要牢記的因素,某些特殊的功放類型在非常高功率下運(yùn)行時(shí)需要很高的交流電源和外部冷卻系統(tǒng)。

            結(jié)論

            如上所述,RF功率放大器的選擇取決于許多因素。放大器技術(shù)規(guī)格可在制造商提供的數(shù)據(jù)表中找到。對(duì)射頻功放進(jìn)行評(píng)估和設(shè)計(jì)時(shí),一般需要知道放大器的S參數(shù),用于設(shè)計(jì)匹配良好電路系統(tǒng)。匹配良好的放大器對(duì)于提高收發(fā)系統(tǒng)傳輸效率至關(guān)重要。最重要的是,它必須在各個(gè)方面都適合您的應(yīng)用和要求。


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