射頻放大器的主要類型和技術(shù)指標(biāo)

??射頻放大器，根本上是我們射頻系統(tǒng)中的正反饋系統(tǒng)，一般位于發(fā)射鏈路上。由于考慮無線傳輸?shù)逆溌匪p，發(fā)射端需要輻射足夠大的功率才能獲得比較遠(yuǎn)的通信距離。因此，射頻放大器主要負(fù)責(zé)將功率放大到足夠大后饋送到天線上輻射出去，是通信系統(tǒng)中的核心器件。

射頻放大器，根本上是我們射頻系統(tǒng)中的正反饋系統(tǒng)，一般位于發(fā)射鏈路上。由于考慮無線傳輸?shù)逆溌匪p，發(fā)射端需要輻射足夠大的功率才能獲得比較遠(yuǎn)的通信距離。因此，射頻放大器主要負(fù)責(zé)將功率放大到足夠大后饋送到天線上輻射出去，是通信系統(tǒng)中的核心器件。

那么對(duì)于如此重要的器件來說，射頻放大器又有哪些主要類型呢？

1）從工作頻帶分類

按工作頻帶分類，可以分為窄帶射頻功率放大器和寬帶射頻功率放大器。窄帶射頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路，例如LC諧振回路。寬帶射頻功率放大器則不采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路，而是以頻率響應(yīng)很寬的傳輸線作為負(fù)載。

2）從匹配網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)分類

根據(jù)匹配網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)，可將功率放大器分為非諧振功率放大器和諧振功率放大器。非諧振功率放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)是非諧振系統(tǒng)，例如高頻變壓器、傳輸線變壓器等非諧振系統(tǒng)，它的負(fù)載性質(zhì)呈現(xiàn)純電阻性質(zhì)。而諧振功率放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)是諧振系統(tǒng)，它的負(fù)載性質(zhì)呈現(xiàn)電抗性質(zhì)。

3）按電流導(dǎo)通角分類

按照電流導(dǎo)通角，射頻功率放大器可以分為A類、AB類、B類、C類、D類、E類等。這些類別區(qū)別大家可以參見如下的表格

放大器的分類中，我們經(jīng)常說的還是按導(dǎo)通角分的A到E類的放大器。丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是這幾種工作狀態(tài)中最高的，射頻用的放大器大部分工作于C（丙）類。

放大器的分類就已經(jīng)如此復(fù)雜，可見主要性能指標(biāo)肯定不會(huì)簡(jiǎn)單，實(shí)際上也是這樣。

放大器的主要指標(biāo)如下：

1.?工作頻率范圍

一般來講，是指放大器的線性工作頻率范圍。如果頻率從DC開始，則認(rèn)為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標(biāo)。增益的定義是放大器輸出端口傳送到負(fù)載的功率與信號(hào)源實(shí)際傳送到放大器輸入端口的功率之比。

增益平坦度，是指在一定溫度下，整個(gè)工作頻帶范圍內(nèi)放大器增益的變化范圍，也是放大器的一個(gè)主要指標(biāo)。

3.?輸出功率和1dB壓縮點(diǎn)（P1dB）

參見上圖2，當(dāng)輸入功率超過一定量值后，晶體管的增益開始下降，最終結(jié)果是輸出功率達(dá)到飽和。當(dāng)放大器的增益偏離常數(shù)或比其他小信號(hào)增益低1dB時(shí)，這個(gè)點(diǎn)就是大名鼎鼎的1dB壓縮點(diǎn)（P1dB）。一般說放大器的功率容量，就是拿1dB壓縮點(diǎn)來表示的了。

4.?效率

由于功放是功率元件，需要消耗供電電流。因此功放的效率對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的效率來講極為重要。

功率效率是功放的射頻輸出功率與供給晶體管的直流功率之比。

ηp=射頻輸出功率/直流輸入功率

5.?交調(diào)失真(IMD)

交調(diào)失真是指具有不同頻率的兩個(gè)或者更多的輸入信號(hào)通過功率放大器而產(chǎn)生的混合分量。這是由于功放的非線性特質(zhì)造成的。

其中，由于三階交調(diào)產(chǎn)物離基波信號(hào)特別近，影響最大，因此交調(diào)產(chǎn)物中最著重考慮的就是三階交調(diào)。三階交調(diào)產(chǎn)物越低越好。

6.?三階交調(diào)截止點(diǎn)（IP3）

圖2中基波信號(hào)輸出功率延長(zhǎng)線與三階交調(diào)延長(zhǎng)線的交點(diǎn)稱為三階交調(diào)截止點(diǎn)，用符號(hào)IP3表示。

IP3也是功放非線性的重要指標(biāo)。當(dāng)輸出功率一定時(shí)，三階交調(diào)截止點(diǎn)輸出功率越大，功放的線性度就越好。

7.?動(dòng)態(tài)范圍

功放的動(dòng)態(tài)范圍一般是指最小可檢測(cè)信號(hào)到線性工作區(qū)最大輸入功率之間的差值。自然，這個(gè)值肯定是越大越好。

8.?諧波失真

當(dāng)輸入信號(hào)增加到一定程度后，功放會(huì)由于工作到了非線性區(qū)產(chǎn)生一系列諧波。對(duì)于大功率放大器系統(tǒng)中，一般需要用濾波器將諧波降到60dBc以下。

9.?輸入/輸出駐波比

這也是非常重要的指標(biāo)，表明功放和整個(gè)系統(tǒng)的匹配程度。輸入、輸出比變壞會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的增益起伏和群時(shí)延變壞。但是高駐波比的功放是比較難以設(shè)計(jì)的，一般的系統(tǒng)中，都會(huì)需要要求功放的輸入駐波比低于2：1。

審核編輯：湯梓紅