实验报告 姓名： 学号： 日期： 成绩 ： 课程名称 模拟电子实验 实验室名称 模电实验室 实验 名称 低频功率放大器 同组 同学 指导 老师 一、实验目的 1、进一步理解OTL 功率放大器的工作原理 2、学会OTL 电路的调试及主要性能指标的测试方法 二、实验原理 图7－1所示为OTL 低频功率放大器。其中由晶体三极管T 1组成推动级（也称前置放大级），T 2、T 3是一对参数对称的NPN 和PNP 型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL 功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具 图7－1 OTL 功率放大器实验电路 有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T 1管工作于甲类状态，它的集电极电流I C1由电位器R W1进行调节。I C1 的一部分流经电位器R W2及二极管
D ， 给T 2、T 3提供偏压。调节R W2，可以使T 2、T 3得到合适的静态电流而工作于甲、 乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A 的电位CC A U 21 U =，可以 通过调节R W1来实现，又由于R W1的一端接在A 点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。 当输入正弦交流信号u i 时，经T 1放大、倒相后同时作用于T 2、T 3的基极，u i 的负半周使T 2管导通（T 3管截止），有电流通过负载R L ，同时向电容C 0充电，在u i 的正半周，T 3导通（T 2截止），则已充好电的电容器C 0起着电源的作用，通过负载R L 放电，这样在R L 上就得到完整的正弦波。 C 2和R 构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。 OTL 电路的主要性能指标 1、最大不失真输出功率P 0m 理想情况下，L 2CC om R U 81P =，在实验中可通过测量R L 两端的电压有效值，来 求得实际的L 2 O om R U P =。 2、 效率η 100%P P ηE om = P E —直流电源供给的平均功率 理想情况下，ηmax ＝ 78.5％ 。在实验中，可测量电源供给的平均电流I dC ， 从而求得P E ＝U CC ·I dC ，负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。 3、 频率响应 详见实验二有关部分内容 4、 输入灵敏度 输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号U i 之值。 三、实验设备与器件 1、 ＋5V 直流电源 5、 直流电压表 2、 函数信号发生器 6、 直流毫安表
线性化微波功放现状及发展趋势 学院：电子工程学院 专业：电磁场与微波技术 教师：徐瑞敏教授 姓名：XXX 学号：2014210202XX 报告日期：2014.10.26
线性化微波功放现状及发展趋势 一、引言 电磁波和低频率端相比高频率端拥有其独特的优点，近年来尤其是微波毫米波电路作为航空航天的无线通信手段得到广泛应用。但是在几乎所有的微波电子系统中，要将信号放大都需要微波功放，因此微波功放在微波有源电路中拥有了无可比拟的重要地位。对微波功放,除了有一定的功率输出和增益指标以外,线性度也是一个十分重要的指标。例如在微波测试设备中,由于功放的非线性失真所产生的谐波往往影响了测试精度;在移动通信的基站和移动站中,功放的非线性失真往往会产生邻道干扰,从而引起信号失真。因此,在这些设备中对功放的线性度提出了很高的要求。 对功放线性度的衡量可从两个指标来考察:一为谐波抑制度,当放大器输人频率为f0的单频信号时,由于非线性失真,会产生频率为nf0等的谐波,如图1所示,输出主频与谐波的功率电平之差即为谐波抑制度,用dBc表示。 第二个衡量指标为三阶交调系数。当放大器输人一定频率间隔(例如SMH:)、幅度相同的频率为f,和f:两信号时,由于非线性失真,在放大器输出端除了放大的f’,和f:外,还有2j,;一J:和2j:一f,,此为三阶交调频率,如图1(b)所示,主频与三阶交调频率的功率电平之差即为功放的三阶交调系数,用(IBc表示也可用一分贝压缩点来表示功放的线性度的,一分贝压缩点与三阶交调之间具有换算关系。 二、功率放大器的非线性特性 现在一方面人们追求更高的功率利用率，另一方面是日益发展的无线通信产业的要求迫使我们不得不给予功率放大器的线性化问题以足够重视。要研究线性化技术，首先必须了解功率放大器的非线性失真特性，以做到有的放矢。 理想情况下，功率放大器工作在线性状态，传输系数与输入信号的幅度和相位无关。但在实际情况中并非这么简单，由于晶体管的特性，在达到一定输入功率时，放大器将呈现出非线性。信号的输入输出不在是上面简单的函数关系。放大器随着输入信号的增大，从线性区进入非线性区，此时功放的增益不再是常数，而是一个与输入信号有关的变量，输入输出呈非线性，甚至在达到一定输入功率后，功放输出将不再增加。此外功率放大器输出端产生了与输入频率有关的新的频率分量，当信号输入时，除了基波分量，还会出现各阶互调分量和高次谐波分量。这种非线性特性，在通信系统中对相邻信道的干扰，降低系统的性能。对于
微波线性功率放大器综述 1概述 微波线性功率放大器在现代微波（无线）通信系统中的重要性越来越大。特别是在CDMA 体制移动通信系统中，线性功率放大器已经是必不可少的重要部件。 2基本指标 2.1 AM/AM AM/PM失真 一个HPA的线性特征可以用AM/AM和AM/PM 曲线来表示. 输入的RF 信号可以表示为： x(t)=R i(t)?cos[ω0t+θx(t)] (1) 相应的输出表示为： y(t)=G[R i(f)] ?cos{ω0t+θx(t)+ψ[R i(f)]} (2) 其中G和ψ表示AM/AM 和AM/PM曲线，如图一。 图. 1 实测的放大器失真曲线 理想的线性功放的曲线如图2。 图. 2 理想的放大器AM/AM和AM/PM曲线
2.2 双音IMD 、IP3、P1dB 双音IMD ，在放大器输入端加入两个CW 信号，在放大器的输出端测量的3阶、5阶等信号大小，以dBc 表示。 IP3 IMD 、IP3及P 1dB 定义图示 2.3 ACPR ACPR 主要应用在象CDMA 这样的宽频谱信号的研究上。邻道功率（ACP ）定义为当主信道加一信号时，紧邻主信道的两个信道内的功率大小。邻道功率的产生主要来自两个方面，一是由于器件的非线性作用产生，二是由于主信道信号本身频谱较信道宽。ACPR 定义为ACP 功率与主信道功率的比值。 图3 邻道功率（ACP ）定义 图4 器件非线性产生的邻道功率 对移动通信的CDMA 信号而言，其IM3（即ACPR ）与IP3的关系可以通过一公式表示。 IP3=-5log[P IM3(f 1,f 2)B 3/P O [(3B-f 1)3-(3B-f 2)3]]+22.2 (dBm) 其中： P IM3(f 1,f 2) 表示要求的IM3的输出功率（W ） B 表示二分之一CDMA 信号带宽 （KHz ） f 1,f 2表示两个边带频率相对于中心频率的差值（KHz ）
超线性功放的设计 随着移动事业的迅猛发展，特别是CDMA和第三代移动通信技术的发展，使得系统对功放线性的要求越来越高。在移动通信系统中，为了保证一定范围的信号覆盖，我们通常使用功率放大器来对信号放大，进而通过射频前端和天线系统发射出去。而在CDMA或WCDMA以及TDSCDMA的基站中，如果采用一般的高功放（通常工作于AB类），将由于非线性的影响产生频谱再生效应，为了较好的解决信号的频谱再生和EVM（误差矢量幅值）问题，就必须对功放采用线性化技术。不仅如此，功放在基站放大器中的成本比例约占50％，如何有效、低成本地解决功放地线性化问题就显得非常重要。 1、超线性功放解决方案的提出 传统解决功放的线性的方法多数是采用功率回退的方法来保证功放的互调分量也就是保证功放工作在线性范围，从而不影响信号的覆盖以及通信。图1给出了关于三阶截点、1dB压缩点以及三阶互调随输入功率的变化曲线。 图1、分贝压缩点输出功率 从图中可以看出，传统的解决方法就是通过将输入功率降低，如果输入功率降低1dB，那么系统的互调分量将会好2dB，依次类推，就是说为了保证线性，
对于CDMA 或者WCDMA 的功放，我们只能用100W 的放大管子来出5W 功率。但是由于管子是为100W 设计的，其静态工作点仍旧很高，静态电流依然很大。所以，功放整体电流会很大，电流大意味着功放的效率很低，将会有很大一部分热量只能释放到管子以及电路板上，这些热量既是一种能量的浪费，更重要的是会造成降低芯片的使用寿命。利益方面，能提供如此大功率的放大管子的价格是非常昂贵的。 基于以上这些考虑，同时单纯的功率回退所能获取的互调是有限的，随着功率的进一步增高，仍旧依靠功率回退是不能解决问题的。所以，这里提出一种前馈预失真的设计方案来同时解决线性、效率以及成本问题。 2、前馈预失真功放设计方案 目前较为成熟和流行的超线性解决方案包括前馈技术、预失真技术（包括模拟预失真和基带预失真）、反馈技术等方法。考虑到单纯采用前馈技术对误差功放的要求较高并不能降低太多成本和提高太多的效率，单纯的采用预失真技术虽然可以提高线性和效率但并不能达到超线性的要求。结合两项技术的有缺点，这里提出一种前馈结合预失真的技术。详细的原理框图见图2。 图2前馈预失真方案框图 如图2所示，输入信号首先通过定向耦合器一路经过延时线准备和输出信号 延迟线
目录 摘要 (1) Abstract (2) 1. 设计准备 (3) 1.1 引言 (3) 1.2 Multisim简单介绍 (3) 2. 测量放大器原理图设计 (5) 2.1 设计任务及要求 (5) 2.2 设计原理 (5) 2.3 设计方案及实现 (7) 2.3.1 方案1及电路图 (7) 2.3.2 方案2及电路图 (8) 2.3.3 方案3及电路图 (9) 2.3.4 方案4及电路图 (9) 2.4 比较后选择的方案及合适器件 (13) 2.5 部分功能电路 (10) 3. 电路的仿真、测量波形及实物图 (13) 3.1 电路的仿真 (13) 3.2 测量波形 (15) 3.2.1输入差模信号 (19) 3.2.1输入共模信号 (20) 3.3 实物图和调试波形图 (20) 3.3.1实物图 (20) 3.3.1调试波形图 (21) 4. 设计过程的问题和解决办法........................................................................ . (19) 4.1 元器件的选择............................................................................................... .19 4.2 实验发现的问题和解决方法....................................................................... .19 5. 元器件清单............................................................................................................ .21 6. 小结........................................................................................................................ .22 7. 参考文献................................................................................................................ .23
BY:华中师范大学电信专业DYLAN 小型功率音频放大器LM386的性能测试试验报告 1、试验目的： 1.熟悉焊接工艺。 2.熟悉测量的理解和仪器的使用。 3.增强对电路的理解。 4.熟悉电路的调试以及电路参数的测量。 2、试验原理： LM386的封装形式为塑封8引线双列直插式和贴片式。，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。即在不接外接电路的情况下电压增益为20倍。但在1脚和8脚之间增加一只外接电容，便可将电压增益调为任意值，当外接电容20uf 时电压增益为最大200。 LM386引脚图 3、电路分析 1.第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，
为双端输入单端输出差分电路。 根据电路图得前级差分放大电路增益： 1 211)////(A be b l ce ce u r R R r r +-=β 若l R 远远小于21//r ce ce r ，则 1 1A be b l u r R R +-≈β 所以使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。 2.第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。 3.第三级中的T8和T9管复合成PNP 型管，与NPN 型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。 4.引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载，主要是用来滤去一些杂波。 5.电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，能够起到稳定电压的作用，从而使整个电路具有稳定的电压增益。
电子与信息工程系模电实验 实验日期： 2016.4.15 班级：2015级应用物理学实验名称：功率放大电路的仿真测试姓名： 实验成绩：学号： 一、实验目的 （1）了解OTL、OCL功率放大器的基本工作原理和参数测试。 （2）对比分析OTL功率放大器和OCL功率放大器的性能差异。 二、原理与说明 功率放大器根据功放管平均导通时间的长短（或集电极电流流通时间的长短或导通角的大小），分为以下4种工作状态。 （1）甲类工作状态：甲类工作状态下，在整个周期内晶体管的发射结都处于正向运用，集电极电流始终是流通的，即导通角A等于180°。 （2）乙类工作状态：乙类工作状态下，晶体管的发射结在输入信号的半周期内正向运用，在另外半个周期内反向运用，晶体管半周期导电半周期截止。集电极电流只在半周期内随信号变化，而在另半个周期截止，即导通角A等于90°。 （3）甲乙类工作状态：它是介于甲类和乙类之间的工作状态，即发射结处于正向运用的时间超过半个周期，但小于一个周期。即导通角A大于90°小于180°。 （4）丙类工作状态：丙类工作状态:丙类工作状态下，晶体管发射结处于正向运用的时间小于半个周期，集电极电流的时间不到半个周期，即导通角A小于90°。
图4.4.2 OCL功率放大器原理图 4.4.3为单电源供电互补推挽功率放大器。 三、实验内容 1.OCL功率放大器测量
1)按照图4.4.2所示输入自 己的OCL实验电路。并测量晶体管的静态工作，判断器件工作状态。 表格1.1.1 开关闭合开关断开 Q1 Q2 Q1 Q2 I B12.012pa 12.012pa 55.511na 1.691na I C1201ma 1.201ma 1.201ma 1.201mna U CE12v 12v 12v 12v 2)调节信号源输出为3V(峰 值)，在开关J1闭合和断开条件下，用双踪示波器观察输入输出波形。 J1断开时： J1闭合时：
基于ADS的功率放大器设计与仿真[图] 0 引言 随着无线通信技术的发展，无线通信设备的设计要求也越来越高，功率放大器作为发射机最重要的部分之一，它的性能好坏直接影响着整个通信系统的性能优劣，因此，无线系统需要设计性能良好的放大器。通过采用EDA工具软件进行电路设计可以掌握设计电路的性能，进一步优化设计参数，以达到加速产品开发进程的目的。本文仿真设计采用恩智浦半导体的LDMOS晶体管BLF6G27-10G，该晶体管工作频段在2500～2700 MHz之间，直流28V供电。具有很好的线性度，它采用特殊工艺，具有良好的热稳定度。同时使用EDA软件，利用负载牵引和源牵引相结合的方法进行设计，使其输出功率在频率为2.6GHz时达到6.5W。 1 功率放大器的相关设计理论 对于任何功率放大器，它必须在工作频段内是稳定的，同时它应该具有最大的输出功率和最佳的输出效率，因为输出功率决定了通信距离的长短，其效率决定了电池的消耗程度及使用时间。在功放的匹配网络设计中，需要选择合适的源阻抗和负载阻抗，而他们的选择和功率放大器的稳定性、输出功率、效率以及增益息息相关。 1.1 稳定准则 稳定性是指放大器抑制环境的变化(如信号频率、稳定、源和负载等变化时)，维持正常工作特性的能力，一个微波管的绝对稳定条件是： 在选定的晶体管的工作条件下若满足K>1，则此时放大器处在绝对稳定状态，若不满足此条件，则需进行稳定性匹配电路的设计。 1.2 功率增益 放大器的功率增益(Power Gain)有几种不同的定义方式，在这里只介绍工作功率增益，这是设计时较为关心的量，它定义为负载吸收的功率与放大器的输入功率之比。 1.3 功率附加效率(PAE) 功率附加效率是指射频输出功率和输入功率的差值与供给放大器的直流功率的比值，它既反映了直流功率转化为射频功率的能力，又反映了放大射频功率的能力。 1.4 1dB功率压缩点(P1dB) 当晶体管的输入功率达到饱和状态时，其增益开始下降，或者称为压缩。1dB压缩点为放大器线性增益和实际的非线性增益之差为1dB的点，换句话说，它是放大器增益有1dB压缩的输出功率点。 2 设计步骤 2.1 静态工作点的确定 在晶体管的Datasheet中，给出了漏极(D)的工作电压和电流，因此，需要通过仿真和测试得到栅极(G)电压。在ADS中导入BLF6G27-10G的模型库，建立直流仿真电路，图1就是通过对晶体管BLF6G27-10G进行直流仿真所获得的伏安特性曲线。 与BLF6G27-10G的Datasheet给出数据相比，本例所仿真出来的静态工作点和Datasheet给出数据较接近，并且得到了栅极电压(VGS=1.8V)，因此这样晶体管的静态工作点就确定了。 2.2 稳定性分析和偏置电路 要使晶体管可靠的工作，必须使晶体管在工作的频段内稳定。这一点对于射频功放是非常重要的，因为它可能在某些工作频率和终端条件下有产生振荡的倾向。因此要对功率管BLF6G27-10G在ADS的环境中进行稳定性分析，在ADS元件面板中调出扼流电感DC_Feed和
微波线性功率放大器设计研究 摘要随着4G无线通信和军事领域新标准新技术的迅速发展，对于作为微波通信系统、雷达、电子对抗、宽带频率调制发射机、数字电视发射机等系统核心部件的功率放大器来说，它不仅仅是将信号放大到足够的功率电平，以实现信号的发射、远距离传输和可靠接收，而且对带宽、输出功率、线性度、效率和可靠性方面都提出了更高的要求。功率放大器的好坏成为制约系统发展的瓶颈。因此对于微波功率放大器的研究和设计有着重要的意义。 关键词微波；线性功率放大器；设计 前言 在宽带通信系统中，如多载波调制OFDM、长期演进系统LTE，都是非恒包络调制信号，信号的峰均比很高，回退放大器会大大降低工作效率，有必要采取有源线性化技术，射频预失真技术顺势而生，它只需在射频通路增加很少的射频元器件，就可达到提高功放输出功率、降低系统功耗、节约系统成本的效果。 1 原理 美国Scintera公司推出的射频数字预失真（RF DPD）产品RFPALSC18xx 系列，为数字预失真提出了新的解决方案。RFPAL工作午射频频率上，只涉及到射频通路的信号输入和输出，比较方便和功放集成，它具有较高的集成度，电路设计简单。其最新产品SC 1894，工作频率168MHz至3800MHz，输入信号带宽25kHz至75MHz，它利用功放输出信号和输入信号计算功放非线性参数，具有自适应调节功能，与工作在SW至60 W平均输出功率的A/AB类或Doherty 放大器一起使用，最高能達到28dB。的临波道抑制和38dB的三阶交调系数改善。它采用QFN管脚封装，支持外部时钟输入，低功耗设计，最大功耗仅为990mW。SC1894所采用的射频预失真技术可补偿调幅至调幅（AM～AM）和调幅至调相（AM-PM）失真、互调失真和功放记忆效应，采用反馈信息补偿由于温差和功放老化造成的信号失真。图1a）是SC1894管脚封装及典型外围电路，b）是基于SCI894实现射频预失真的原理框图。 射频信号经过输入定向耦合器耦合出输入信号RFin，经过巴伦匹配和阻抗变换进入芯片，功放输出信号进过反馈定向耦合器和阻抗匹配后进入芯片RFFB 管脚，SC1894通过处理这两个信号对功放进行建模和预失真处理，并输出预失真处理信号，通过定向耦合器叠加至输入信号端，最后输出预失真以后的信号。 当频率高于3800MHz时，我们采用变频模式的射频预失真电路，如图2所示，输入信号从中频通过定向耦合器进入SC1894的RFIN端口，功放输出信号经过定向耦合器，下变频至3800MHz以内的中频频率，送入芯片RFFB端口，进行自适应预失真处理，输出信号RFOUT通过反向定向耦合器进入发射通路[1]。
电子科技大学微电子与固体电子学院标准实验报告 课程名称集成电路原理与设计 电子科技大学教务处制表
电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点：微固楼335 实验时间： 一、实验室名称： 微电子技术实验室 二、实验项目名称：集成运算放大器参数的测试 三、实验学时：4 四、实验原理： 运算放大器符号如图1所示，有两个输入端。一个是反相输入端用“-”表示，另一个是同相输入端用“+”表示。可以是单端输入，也可是双端输入。若把输入信号接在“-”输入端，而“+”端接地，或通过电阻接地，则输出信号与输入信号反相，反之则同相。若两个输入端同时输入信号电压为V - 和V + 时，其差动输入信号为V ID = V - - V + 。开环输出电压V 0=A VO V ID 。A VO 为开环电压放大倍数。 运算放大器在实际使用中，为了改善电路的性能，在输入端和输出端之间总是接有不同的反馈网络。通常是接在输出端和反相输入端之间。 图1 运算放大器符号 本实验的重点在于根据实验指导书要求，对开环电压增益、输入失调电压、共模抑制比、电压转换速率和脉冲响应时间等主要运放参数进行测量。
五、实验目的： 运算放大器是一种直接耦合的高增益放大器，在外接不同反馈网络后，就可具有不同的运算功能。运算放大器除了可对输入信号进行加、减、乘、除、微分、等数学运算外，还在自动控制、测量技术、仪器仪表等各个领域得到广泛应用。 为了更好地使用运算放大器，必须对它的各种参数有一个较为全面的了解。运算放大器结构十分复杂，参数很多，测试方法各异，需要分别进行测量。 本实验正是基于如上的技术应用背景和《集成电路原理》课程设置及其特点而设置，目的在于： （1）了解集成电路测试的常用仪器仪表使用方法及注意事项。 （2）学习集成运算放大器主要参数的测试原理，掌握这些主要参数的测试方法。 通过该实验，使学生了解运算放大器测试结构和方法，加深感性认识，增强学生的实验与综合分析能力，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。 六、实验内容： 1 ．开环电压增益测量。 2 ．开环输出电阻测量。 3 ．输入失调电压测量。 4 ．共模抑制比测量。 5 ．电压转换速率测量。 6 ．脉冲响应时间测量。 七、实验器材： （1）直流稳压电源一台 （2）数字双踪示波器*一台 （3）信号发生器一台 （4）实验测试板及连接线一套 （5）常见通用运算放大器IC样品一块 八、实验步骤： 1、首先熟悉数字双踪示波器和信号源的使用，根据指导书要求搭建各参数的测试电路。 注意所选电阻、电容的值，不能确定时要用万用表测量；在测试板上连接测试电路
微波功率放大器发展概述 微波功率放大器主要分为真空和固态两种形式。基于真空器件的功率放大器，曾在军事装备的发展史上扮演过重要角色，而且由于其功率与效率的优势，现在仍广泛应用于雷达、通信、电子对抗等领域。后随着GaAs晶体管的问世，固态器件开始在低频段替代真空管，尤其是随着GaN，SiC等新材料的应用，固态器件的竞争力已大幅提高[1]。本文将对两种器件以及它们竞争与融合的产物——微波功率模块（MPM）的发展情况作一介绍与分析，以充分了解国际先进水平，也对促进国内技术的发展有所助益。 1. 真空放大器件 跟固态器件相比，真空器件的主要优点是工作频率高、频带宽、功率大、效率高，主要缺点是体积和质量均较大。真空器件主要包括行波管、磁控管和速调管，它们具有各自的优势，应用于不同的领域。其中，行波管主要优势为频带宽，速调管主要优势为功率大，磁控管主要优势为效率高。行波管应用最为广泛，因此本文主要以行波管为例介绍真空器件。 1.1 历史发展 真空电子器件的发展可追溯到二战期间。1963年，TWTA技术在设计变革方面取得了实质性进展，提高了射频输出的功率和效率，封装也更加紧凑。1973年，欧洲首个行波管放大器研制成功。然而，到了20世纪70年代中期，半导体器件异军突起，真空器件投入大幅减少，其发展遭遇极大困难。直到21世纪初，美国三军特设委员会详细讨论了功率器件的历史、现状和发展，指出真空器件和固态器件之间的平衡投资战略。2015年，美国先进计划研究局DARPA分别启动了INVEST，HAVOC计划，支持真空功率器件的发展和不断增长的军事系统需要，特别是毫米波及THz行波管[2-4]。当前真空器件已取得长足进步，在雷达、通信、电子战等系统中应用广泛。 1.2 研究与应用现状 随着技术的不断进步，现阶段行波管主要呈现以下特点。一是高频率、宽带、高效率的特点，可有效减小系统的体积、重量、功耗和热耗，在星载、弹载、机载等平台上适应性更强，从而在军事应用上优势突出。二是耐高温特性，使行波管的功率和相位随着温度的变化波动微小，对系统的环境控制要求大大降低。三是
七OTL功率放大电路 一、实验目的 1．进一步理解OTL功率放大器的工作原理。 2．学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法。 图7－1 OTL功率放大器实验电路 二、试验原理 图7－1所示为OTL低频功率放大器。其中由晶体三极管T1组成推动级，T2 ,T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，他们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T1管工作于甲类状态，它的集电极 电流I c1的一部分流经电位器R W2及二极管D，给T2.T3提供偏压。调节R W2，可以使T2.T3得到适合的静态电流而工作于甲.乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位U A=1/2U CC，可以 通过调节R W1来实现，又由于R W1的一端接在A点，因此在电路中引入脚.直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。 当输入正弦交流信号U i时,经T1放大.倒相后同时作用于T2.T3的基极,U i的负半周使T2管导通(T3管截止),有电流通过负载R L,同时向电容C0充电,在U i的正半周,T3导通(T2截止),则已充好的电容器C0起着电源的作用,通过负载R L放电,这样在R L上就得到完整的正弦波. C2和R构成自举电路,用于提高输出电压正半周的幅度,以得到大的动态范围. OTL电路的主要性能指标
1.最大不失真输出功率P om 理想情况下,P om=U CC2/8R L,在实验中可通过测量RL两端的电压有效值,来求得实际的P OM=U O2/R L。 2.效率=P OM/P E 100% P E－直流电源供给的平均功率 理想情况下,功率M ax=78.5%.在实验中,可测量电源供给的平均电流I dc,从而求得P E=U CC I dc,负载上的交流功率已用上述方法求出,因而也就可以计算实际效率了。 3.频率响应 祥见实验二有关部分内容 4.输入灵敏度 输入灵敏度是指输出最大不失真功率时,输入信号U i之值。 三、实验设备与器件 1．＋5v直流电源5。直流电压表 2．函数信号发生器6、直流毫安表 3．双踪示波器7、频率计 8．晶体三级管3DG6×1（9100×1）3DG12×1（9031×1） 3CG12×1（9012×1）晶体二极管2CP×1 8欧喇叭×1，电阻器、电容器若干 四，实验内容 在整个测试过程中，电路不应有自激现象。 1。按图7－1连接实验电路，电源进入中串人直流毫安表，电位器R W2置为最小值，R W1置中间位置。接通+5V电源，观察毫安表指示，同时要手触摸输出级管子，若电流过大，或管子温升显著，应立即断开电源检查原因（如R W2开路，电路自激，或管子性能不好等）。如无异常现象，可开始调试。 1.静态工作点的调试 1）调节输出端中点电位U A 调节电位器R W1，用直流电压表测量A点电位，使R A＝1/2U CC。 2）调整输出极静态电流用测试各级静态工作点 调节R W2，使T2、T2管的I C2＝I C3＝5－10mA。从减小义越失真角度而言，应适当加大输出极静态电流，但该电流过大，会使效率降低，所以一般以5－10mA左右为宜。由于毫安表是串在电源进线中，因此测量得的是整个放大器的电流。但一般T1的集电极电流I C1较小，从而可以把测得的总电流近似当作示末级的静态电流。如要准确得到末级静态电流，则可以从总晾中减去I C1之值。 调整输出级静态电流的另一方法是动态调试法。先使R W2＝0，在输入端接入F=1KHZ 的正弦信号U i。逐渐加大输入信号的幅值，此时，输出波形应出现较严重的交越失真（注意：没有饱和和载止失真），然后缓慢增大R W2，当交越失真刚好消失时，停止调节R W2，恢复U i＝0，此时直流毫安表计数即为输出级静态电流。一般数值也应在5－10mA左右，如过大，则要检查电路。 输出级电流调好以后，测量各级静态工作点，记入表7－1。 表7－1I C2＝I C3＝mA U A＝2.5V
第30卷 第2期 2007年4月 电子器件 Chinese J ournal Of Elect ron Devices Vol.30 No.2Ap r.2007 LDMOS Linear Microw ave Pow er Amplif ier Design 3 H A N Hon g 2bo ,H A O Yue ,F EN G H ui ,L I De 2chang 1.Research I nst.of Microelect ronics ,X i di an Univ.,X i ’an 710071,China; 2.S chool of Technical Physics ,X i dian Univ.,X i ’an 710071,China Abstract :LDMOS is widely applied for it s high linearity gain and efficiency.The inp ut and outp ut imped 2ance of MRF18030t ransistor are obtained by 22tone load 2p ull met hod.Matching networks ,which are changed into corresponding MOM EN TUM component s and used in schematic designing wit h well improve 2ment design accuracy ,are designed by t he conjugate match met hod basing on t he analysis of unconditional stability.A new met hod of carrier complex power series (CCPS ),which accurately calculate t he nonlinear 2ity AM 2AM and AM 2PM synchronously ,has advantage over classical Taylor series in which only t he AM 2AM can be analyzed.In order to eliminate t he nonlinearity of PA ,according to t he expression of inverse CCPS (ICCPS ),a linearizer predistorter ,simple in configuration and easy to implement ,is designed and simulated by using t he nonlinearity of diode.The accurate exp ression of circuit model is deduced and p re 2cise value of amplit ude and angle are obtained.ADS simulation result s show t hat IMD3is improved by 27dB.Finally ,LDMOS microwave power amplifier of high power high efficiency and well linearity is suc 2cessf ully designed. K ey w ords :LDMOS ;ADS ;power amplifier ;load 2p ull met hod ;conjugate match EEACC :1350H;1220 LDMOS 线性微波功率放大器设计 3 韩红波,郝 跃,冯 辉,李德昌 1.西安电子科技大学微电子研究所,西安710071; 2.西安电子科技大学技术物理学院,西安710071 收稿日期:2006207214 基金项目:国防预研和陕西省发展基金项目资助(Y20050608) 作者简介:韩红波(19812)男,硕士研究生,研究方向为LDMOS 微波功率放大器研究,hhbanl @https://www.doczj.com/doc/6c5627988.html, ; 郝 跃(19582)男,教授,博士生导师,主要研究方向为超深亚微米VL SI 可靠性理论与设计方法、新型宽禁带半导 体器件与关键技术,以及系统集成设计与设计方法学等; 冯 辉(19612)男,研究员,主要从事微波功率放大器和微电子器件方面的研究. 摘 要:LDMOS 以其大功率、高线性度和高效率等优点得到广泛的应用.采用22tone 负载牵引法得到了LDMOS 晶体管 MRF 18030的输入和输出阻抗.在对晶体管绝对稳定性分析的基础上,运用共轭匹配法设计出匹配网络,并将匹配网络转化 为MOM EN TUM 元件运用在电路设计中,大大提高了设计的准确性.采用载波复幂级数法对PA 的AM 2AM 和AM 2PM 非线性特性进行了准确计算,弥补了传统泰勒级数只能分析AM 2AM 的不足.得到了用来消除PA 非线性的反载波复幂级数.根据所得反载波复幂级数,利用二极管非线性特性设计出一种新的结构简单、易于实现的预失真器,给出其准确的电路模型表达式,得到了幅值、角度等参数的精确值.ADS 仿真结果表明,IMD3改善了27dB.最终,成功设计出大功率、高效率、高线性的 LDMOS 微波功率放大器. 关键词:LDMOS ;ADS ;功率放大器;负载牵引法;共轭匹配 中图分类号:TN 43;TN 722.16 文献标识码:A 文章编号:100529490(2007)022*******
北京邮电大学 实验报告 实验名称：扩音机电路的设计与实现 学院： 班级：：学号班序号：日期：
一、课题名称 扩音机电路的设计与实现 二、报告摘要和关键字 1.摘要：本实验主要采用运算放大器和集成音频功率放大电路构成扩音机电路，将话筒送出的微弱信号放大成能推动扬声器发声的大功率信号。报告中首先结合设计任务要求给出设计思路和总体结构框图，然后讨论各级电路具体设计和原理图，后给出了仿真结果，实际搭建电路测试的数据，所得的波形图，调试过程中遇到的故障和问题分析，最后对本次实验进行了总结。 2 .关键字：前置放大音调控制功率放大扩音 三、设计任务要求 采用运算放大器和集成音频功率放大电路设计实现一个对话筒输出信号具有放大功能的扩音机电路。 1、基本要求： 1）最大输出功率不小于2W 2）负载阻抗为8? 3）具有音调调控功能，即用两个电位器分别调节高音和 低音。当输入信号为1kHz时，输出为0dB；当输入信号 为100Hz正弦时，调节低音电位器可以使输出功率变化±
12dB；当输入信号为10KHz时，调节高音电位器也可以使 输出功率变化±12dB 4）输出功率的大小连续可调，即用电位器可以调节音量 的大小 2、提高要求： 1）频率响应：当高、低音调电位器处于不提升也不衰减 的位置时，-3dB的频率围是80Hz~6KHz，即BW=6KHz 2）输入端短路时，噪声输出电压的有效值不超过10mv 3）输入信号源为话筒输入，输入灵敏度不大于30mv 四、设计思路与总体结构框图 图 1扩音机电路的原理框图 扩音机电路主要采用运算放大器和集成功率放大电路构成，原理框图如图1所示。 前置放大主要完成小信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声小；音调控制主要实现对输入信号高低音的提升
高效率微波功放现状 功率放大器常应用在发射机的末端，是收发信机中最重要的耗能元件。随着通信产业的发展，无线通信系统的耗能问题受到越来越多的重视。在无线通信系统中，射频系统是其重要的部分，功率放大器作为射频系统的前端模块，它的成本大约占到基站的三分之一。而射频功率放大器作为重要的耗能元件，在整个无线通信系统中的耗能占了很大比重，追求更高的功放效率已经成了设备制造商们的重要目标。 针对功放效率，国内外在开关模式放大器技术、EE&R技术、LINC 技术和Doherty 放大器、谐波控制技术等方向进行过研究。同其它几种技术相比，Doherty 技术有着工作效率高、实现方式简单，成本相对低廉，对系统的线性度的影响相对较小等多个优点，并且可以方便地和改善线性度的前馈和预失真技术相结合，因此在现代无线通信系统中得到广泛的研究和应用。本文将简要介绍高效率微波功放技术中的谐波控制技术、Doherty技术、EE&R技术。 一、谐波控制技术 理想情况下，A 类放大器的最大效率只有50%，B 类放大器的最大效率为78.5%，C 类放大器的最大效率为100%时输出功率为0，这在功率放大器设计中是不可取的。由负载线理论可知，负载阻抗（主要是基波阻抗）决定晶体管的最大输出功率，必然会影响其最大效率。大信号下的功放早已产生谐波分量，推而广之，谐波阻抗必然也会影响功放的效率。当漏极电压与电流波形交错,即没有重叠部分时,直流能量可以完全地转化为了交流能量。而如何获得理想的电压电流波形便成了提高功放效率的关键。谐波控制类功放是从频域出发,利用特定比例的谐波分量来调控波形,从而实现高效率的。F类,逆F类,J类功放均是典型的谐波控制类功放。下面分别对F类、逆F类功放中谐波控制技术的应用进行说明。 为获得理想F类波形,功放输出需要对偶次谐波短路,奇次谐波开路。即负载匹配电路的偶次谐波阻抗为零,奇次谐波阻抗呈现无限大。这也是F类功放设计的精要。在物理现实中,因为漏源电容等因素作用,无法对所有高次谐波进行控制。因此,工程上通常利用二、三次谐波分量调整功放输出波形。 不同的输出电压电流波形能够使放大器工作时产生不同量的耗散功率。耗散功率越小,功率放大器将能量转化能力就越强。逆F类功放提高效率的原理也即是此:通过对谐波分量的控制,来输出最佳的波形(电压为半正弦,电流为方波)。要实现逆F功放的理想波形必须满足两个条件:(l)电压中只有偶次谐波分量,电流中只有奇次谐波分量;(2)剩余的谐波分量形成一定的幅度相位关系。要满足以上两个条件,不仅需要在输出端进行谐波负载控制,输入谐波控制也是必要的。 二、EE&R技术 EE&R技术是提取出信号的幅度和相位信息，分别放大后再进行相位和幅度的合成，输出射频信号。相位和幅度的合成一般使用高效率的开关类功率放大器，管子的栅极接相位信号，电源电压用幅度信号进行调制。这种方法的优点是平均效率比较高，一般是线性功放的3～5倍，且线性度只与包络通道有关，提高线性性能比较方便。缺点是需要补偿相位、幅度两路径的延时差。除了两个通道的时间队列之外,EE&R系统的线性受到两个支路的限制带宽的影响，特别是包络通路。信号分离为包络和相位（即从笛卡尔坐标到极坐标的转换）展宽了频谱。 EE&R技术的系统图大致如下图所示：
微波通信 课程设计说明书 微波低噪声放大器的设计 起止日期：年月日至年月日 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 年月日
课题名称微波放大器的设计人数组长同组人员 课题的主要内容和要求一、设计目的 1.了解射频放大器的基本原理与设计方法。 2.利用实验模组实际测量以了解放大器的特性。 3.学会使用微波软件对射频放大器的设计和仿真，并分析结果。 二、设计任务 主要内容： 1、了解射频放大器的基本原理与设计方法。 2、利用实验模组实际测量以了解放大器的特性。 3、学会使用微波软件对射频放大器的设计和仿真，并分析结果。 主要任务： 1、双边放大器设计。 2、单边放大器设计。 3、单边设计评价因子。 4、放大器的稳定条件。 三、设计工作量 2周完成 具体任务 1、了解射频放大器的基本原理与设计方法。 2、利用实验模组实际测量以了解放大器的特性。 3、学会使用微波软件对射频放大器的设计和仿真，并分析结果。 时间安排与完成情况
目录 一、设计原理 (1) 二、设计设备 (4) 三、设计步骤 (4) 四、设计结果及分析 (5) 五、软件仿真 (7) 六、总结体会 (13)
微波放大器的设计 一、设计原理 一个射频晶体放大器电路可分为三大部分：二端口有源电路、输入匹配电路及输出匹配电路，如图1所示。一般而言，二端口有源电路采用共射极（或共源极）三极管（BJT 、FET ）电路，此外，还包括直流偏压电路。而输入匹配电路及输出匹配电路大多采用无源电路，即利用电容、电感或传输线来设计电路。一般放大器电路，根据输入信号功率不同可以分为小信号放大器、低噪声放大器及功率放大器三类。而小信号放大器依增益参数及设计要求，可分成最大增益及固定增益两类。而就S 参数设计而言，则可有单向设计及双边设计两种。本单元仅就小信号放大器来说明射频放大器之基本理论及设计方法。 1.单边放大器设计（Unilateral Amplifier Design ） 所谓单边设计即是忽略有源器件S 参数中的S 12 ，即是S 12=0。此时可得： Γ IN = S 11 及 Γ OUT = S 22 则放大器之单边转换增益(Unilateral Transducer Gain,G TU )为： L O S TU G G G G = 其中 2 2222 21 2 1121111L L L O S S S S G S G S G Γ-Γ-= =Γ-Γ-= 假若电路又符合下列匹配条件： ΓS = S 11* 及 ΓL = S 22* 则可得到此放大器电路之最大单边转换增益(Maximum Unilaterla ΓL = Γ OUT * 图1 放大器电路方框图 L L S S S S S Γ-Γ+ =22211211'11 1L L S S S S S Γ-Γ +=22211211'111S S S S S S S Γ-Γ+ =11211222'22 1 二端口 有源电路 输出 匹配电路 输入 匹配电路 ΓS Γ IN = S ’11 ΓL G O ΓS = ΓIN * G S G L ΓOUT = S ’22 R S R L