什么是射頻微波功率放大器

2020-05-22

放大器具有不同的分類(lèi)方法。通常，對放大器組件在整個(gè)信號擺幅周期內工作的時(shí)間進(jìn)行分類(lèi)，即導通角之差。通過(guò)為放大器組件安排不同的偏置條件，可以制造放大器。在不同的狀態(tài)下工作。在EMC領(lǐng)域，固態(tài)放大器中最常用的偏置方法是A類(lèi)，AB類(lèi)和C類(lèi)。

甲類(lèi)功放 

      在輸入正弦信號的整個(gè)周期內，A類(lèi)放大器的有源器件被打開(kāi)。人們普遍認為A類(lèi)放大器和線(xiàn)性放大器是同義的，輸出信號是輸入信號的線(xiàn)性放大。在無(wú)線(xiàn)通信應用中，必須考慮復調制信號時(shí)的情況。在EMC應用中，輸入信號相對簡(jiǎn)單，放大器必須在功率壓縮閾值下工作。A類(lèi)放大器是EMC領(lǐng)域中常用的功率放大器，其工作原理圖如圖所示。

 

 A類(lèi)放大器工作原理圖 

      不管是否存在RF輸入信號，A類(lèi)放大器的偏置設置都應使晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)以器件電流為中心，以確保其在線(xiàn)性工作區域內以足夠的電壓范圍工作整個(gè)輸入。信號幅度的變化被復制而沒(méi)有被削波或壓縮。 
A類(lèi)放大器的優(yōu)點(diǎn)： 

      A類(lèi)設計比其他類(lèi)型的設計更簡(jiǎn)單，并且輸出部分可以具有一個(gè)設備。 

當器件通過(guò)偏置設置在傳輸特性的線(xiàn)性部分中工作時(shí)，放大器可以以更高的精度重現更多功率的輸入信號，并且當輸入信號功率增加1時(shí)，輸出功率也增加1 dB。 dB，所以它是線(xiàn)性放大器。 

      當工作在線(xiàn)性區域時(shí)，其他頻率分量產(chǎn)生的能量很小，即諧波很小。 

      由于該設備始終通過(guò)偏置電壓設置處于活動(dòng)狀態(tài)，并且不會(huì )關(guān)閉，因此沒(méi)有“開(kāi)啟”時(shí)間。 

      可以忠實(shí)地再現連續波和脈沖連續波信號。 

A類(lèi)放大器的缺點(diǎn)： 

       由于靜態(tài)工作電流約為最大輸出電流的一半，因此效率相對較低。從理論上講，最大效率為50％，但是實(shí)際效率會(huì )因輸出損耗而降低，例如濾波器，合路器，耦合器，隔離器，功率轉換效率等，這可能會(huì )使驅動(dòng)效率降低約10％。  

      如果通過(guò)A類(lèi)放大器需要更高的輸出功率，那么浪費的功率和隨之產(chǎn)生的熱量將大大增加。對于傳遞給負載的每瓦功率，該放大器最多消耗9瓦熱量。對于大功率A類(lèi)放大器，這意味著(zhù)需要非常大且昂貴的電源和散熱器。 

      對于散熱不足的A類(lèi)功率放大器，溫度升高10°C將導致內部功率器件的MTBF大大降低。 

AB類(lèi)放大器 

      在討論AB類(lèi)放大器之前，讓我們簡(jiǎn)要介紹一下B類(lèi)放大器。B類(lèi)放大器的晶體管偏置使器件?只能導通輸入信號的一半周期，而在另一半周期內關(guān)閉。為了在整個(gè)周期內重現信號，可以使用雙管B類(lèi)推挽電路，如圖所示。B類(lèi)放大器偏移設置 

      當沒(méi)有輸入信號時(shí)，這會(huì )使設備的輸出電流為零，并且每個(gè)設備僅在特定的信號半周期內工作。因此，B類(lèi)放大器效率很高，理論上可以達到78.5％?。但是，由兩個(gè)管交替打開(kāi)和關(guān)閉引起的交叉失真使線(xiàn)性度變差。這種交叉失真的存在使其不適用于商業(yè)電磁兼容性標準。AB類(lèi)放大器也常用于EMC領(lǐng)域，其工作原理圖如圖所示。 

 

      AB類(lèi)放大器試圖使工作效率接近B類(lèi)放大器，而線(xiàn)性度卻接近A類(lèi)放大器。通過(guò)調整偏置電壓設置，可以像輸入B類(lèi)放大器一樣在輸入信號的半個(gè)周期內打開(kāi)AB類(lèi)放大器中的每個(gè)電子管。?但在兩個(gè)半周期中，每個(gè)管都會(huì )有一個(gè)很小的區域，該區域會(huì )打開(kāi)，從而避免了兩個(gè)管同時(shí)關(guān)閉的間隔。結果，當將來(lái)自?xún)蓚€(gè)器件的波形組合在一起時(shí)，由交叉點(diǎn)引起的交叉失真將大大減少或完全消除。通過(guò)精確設置靜態(tài)工作點(diǎn)，AB類(lèi)放大器可以確保其諧波/失真性能足以滿(mǎn)足EMC領(lǐng)域的要求，即其線(xiàn)性度可以滿(mǎn)足商業(yè)電磁兼容性測試標準IEC61000-4-3和IEC61000-4-6的需求。 

       與B類(lèi)放大器相比，AB類(lèi)放大器在線(xiàn)性方面犧牲了一些效率，但與A類(lèi)放大器相比卻具有更高的效率（理論上為60％至65％）。 

     AB類(lèi)放大器的優(yōu)點(diǎn)： 

         頻率范圍更小，價(jià)格更便宜。 

          與A類(lèi)放大器相比，功率效率大大提高。 

          對于相同的功率等級和功率等級，AB類(lèi)放大器可以設計為使用比A類(lèi)更少的設備。 

          空氣冷卻，比A類(lèi)放大器的冷卻器輕。 

          AB類(lèi)放大器的缺點(diǎn)： 

      產(chǎn)生的諧波需要注意特定產(chǎn)品給出的規格，尤其是二次諧波。通過(guò)仔細調整偏置設置并使用推挽拓撲，AB類(lèi)放大器可以顯著(zhù)抑制諧波。