射頻放大器,顧名思義,就是將低功率射頻信號轉化為高功率射頻信號輻射出去。因此它是通信系統中的核心器件。今天主要來認識一下功率放大器。
(一)基礎知識
功率放大器是發射器射頻前端的主放大器,將來自通信和雷達設備的小功率信號轉換為發送到天線的高功率傳輸信號。功率放大器的目標是在不降低信號質量的情況下,將信號增益提高到高功率水平。由於這通常是一項需要權衡取捨的艱巨設計挑戰,因此可針對最適合脈衝雷達、CW雷達、數字通信或其他需要使用這些設備的應用的參數對某些功率放大器進行優化。
功率放大器還必須應對處理各種類型的負載,其中一些可能會導致破壞性反射。因此,功率放大器的設計通常包括保護電路。如果功率水平足夠高或工作頻率足夠高,功率放大器可利用同軸連接器,甚至可利用波導連接器。
影響功率放大器的性能因素有:
- 工作帶寬/頻率範圍
- 小信號增益
- 效率/功率附加效率(PAE)
- 增益平坦度
- 輸入功率
- 噪聲係數
- 輸入電壓駐波比(VSWR)
- 穩定性
- 輸入和輸出阻抗
- 輸出1dB壓縮點(P1dB)
- 輸出三階截點(IP3)
- 飽和功率(Psat)
- 峰值功率處理(脈衝操作)
- 反向隔離
- 諧波
- 雜散抑制
- 工作溫度範圍和熱管理系統/要求
- 電源電壓和偏置條件
因此,功率放大器通常在小信號範圍內、線性範圍內以及在寬操作參數範圍內變化的負載阻抗下進行測試。許多小信號參數,如增益、帶寬、增益平坦度、VSWR、阻抗等,可以使用傳統的VNA和S參數測量進行測試。然而,功率放大器的許多非線性方面需要額外的測量和技術,可能包括X參數作為S參數的擴展來考慮非線性。還對功率放大器進行負載拉動測試,以更好地確定功率放大器在各種負載條件下的輸出行為。還經常使用信號發生器和功率計/頻譜分析儀(通常由耦合器和衰減器保護)進行諧波和雜散測試。為了更好地確定功率放大器的脈衝功率性能,可以使用具有足夠帶寬的峰值功率計來捕獲放大器輸出的信號包絡。
(二)應用
中等功率放大器,500 MHz ~ 4 GHz,增益 30 dB,P1dB 1 W,NF 6 dB,帶散熱器,SMA
高功率放大器,增益 40 dB,P1dB 5 W, 8 GHz - 12 GHz,SMA,IP3 44 dBm