设计一个射频小信号放大器[1]要点

基于小信号s参数的mosfet射频功率放大器设计文章标题：基于小信号s参数的MOSFET射频功率放大器设计一、引言在射频工程领域中，MOSFET射频功率放大器一直是一个重要的研究课题。

通过对其小信号S参数的分析和设计，可以实现高效、稳定的射频功率放大。

本文将就基于小信号S参数的MOSFET射频功率放大器设计进行深入探讨。

二、小信号S参数的理论基础和意义小信号S参数指的是对于非线性元件（如MOSFET）在工作点附近做小信号变动引起的电压和电流响应的参数。

通过对小信号S参数的分析，可以很好地描述电路的传输特性和稳定性。

对于MOSFET射频功率放大器来说，小信号S参数的分析是非常重要的，因为其工作频段往往在几百兆赫至几千兆赫，这就要求其具有良好的频率特性和稳定性。

基于小信号S参数的MOSFET射频功率放大器设计具有重要的理论意义和实际意义。

三、基于小信号S参数的MOSFET射频功率放大器设计方法1. MOSFET小信号S参数的测试和分析在设计MOSFET射频功率放大器之前，首先需要对MOSFET进行小信号S参数的测试和分析。

通过网络分析仪等测试设备，可以得到MOSFET在工作频段内的小信号S参数数据，包括S11、S12、S21和S22等参数。

可以利用这些参数数据进行进一步的分析和设计。

2. 利用小信号S参数进行稳定性分析在设计MOSFET射频功率放大器时，稳定性是一个非常重要的问题。

利用小信号S参数可以进行稳定性分析，通过判据条件来判断电路的稳定性，并进行合适的补偿和调整，以确保电路在整个工作频段内都能保持稳定的工作状态。

3. 频率特性的考虑MOSFET射频功率放大器需要具有良好的频率特性，即在整个工作频段内都能保持稳定的放大特性。

通过对小信号S参数的分析，可以优化电路的匹配网络和反馈网络，以实现更好的频率特性。

四、基于小信号S参数的MOSFET射频功率放大器设计实例分析以某款特定型号的MOSFET为例，根据其小信号S参数数据，我们进行了MOSFET射频功率放大器的设计。

本文主要对射频功率放大器电路设计进行介绍，主要介绍了射频功率放大器电路设计思路部分，以及部分设计线路图一、阻抗匹配设计大多数PA都内部集成了到50欧姆的阻抗匹配设计网络，不过也有一些高功率PA 将输出端匹配放在集成芯片外部，以减小芯片面积。

常用的匹配设计有微带线匹配设计、分立器件匹配设计网络等，在典型设计中有可能会将两者共同使用，以改善因为分立器件数值不连续带来的匹配设计不佳的问题。

PA阻抗匹配设计原理和射频中的阻抗匹配相同，都是共轭匹配设计，主要实现功率的最大传输。

常用工具可以使用Smith圆图来观察阻抗匹配设计变化，同时用ADS软件来完成仿真。

二、谐波抑制由本人微博《射频功率放大器 PA 的基本原理和信号分析》得知，谐波一般是由器件的非线性产生的倍频分量。

谐波抑制对于CE、FCC认证显得尤为重要。

由于谐波的频率较分散，所以一般采用无源滤波器来衰减谐波分量，达到抑制谐波的效果。

不仅PA，其它器件包括调制信号输出端都有可能产生谐波，为了避免PA对谐波进行放大，有必要在PA输入端即添加抑制电路。

上图所示无源滤波器常用于2.4G频段的芯片输出端位置，该滤波器为五阶低通滤波器，截止频率约为3GHz，对2倍频和3倍频的抑制分别达到45.8dB和72.8dB。

使用无源滤波器实现谐波抑制有以下优点：l 简单直接，成本有优势l 良好的性能并且易于仿真l 可以同时实现阻抗匹配设计三、系统设计优化系统设计优化主要从电源设计，匹配网络设计出发，实现PA性能的稳定改善。

3.1 电源设计功率放大器是功耗较大的器件，在快速开关的时候瞬间电流非常大，所以需要在主电源供电路径上加至少10uF的陶瓷电容，同时走线尽量宽，让电容放置走线上，充分利用电容储能效果。

PA供电电源一般有开关噪声和来自其它模块的耦合噪声，可以在PA靠近供电管脚处放置一些高频陶瓷电容。

有必要也可以加扼流电感或磁珠来抑制电源噪声。

从SE2576L的结构框图可以看出，该PA一共由三级放大组成，每一级都单独供电，前面两级作为小信号电压增大以及开关偏置电路，其工作电流较小，最后一级功率放大，其电流很大。

模拟电子技术基础知识射频放大器的设计与优化技巧要点射频放大器是在无线通信系统中广泛应用的重要组件之一。

它的设计与优化对整个系统的性能起着关键作用。

本文将重点介绍射频放大器的设计原理、设计流程以及一些优化技巧要点。

一、射频放大器的设计原理射频放大器主要功能是将输入的射频信号增大至一定的幅度，以达到信号传输的要求。

其设计原理基于放大器的线性工作区域和频率响应。

在射频放大器的设计过程中，首先要选择合适的放大器结构，如共基极放大器、共射极放大器等。

其次，要根据设计要求确定放大器的工作频率和增益，以及输入和输出的阻抗匹配。

最后，在设计中应考虑功率、线性度和噪声等因素，以满足整个系统的性能要求。

二、射频放大器的设计流程射频放大器的设计流程一般包括以下几个步骤：1. 确定设计要求：根据系统的要求确定放大器的工作频率范围、增益要求、输入输出阻抗等参数。

2. 选择放大器结构：根据设计要求选择适合的放大器结构，如共基极、共射极或共集极结构。

3. 阻抗匹配设计：根据输入输出阻抗要求，设计阻抗匹配网络以实现最大功率传输。

4. 线性度和功率设计：考虑放大器的线性工作区域，选取合适的偏置点，并采用合适的功率级数。

5. 电源抗干扰设计：在射频系统中，电源传输的干扰会对放大器性能产生影响，因此，合理设计电源滤波电路以减小电源对放大器的影响。

6. 进一步优化：根据实际测试结果和系统要求，对放大器进行进一步的优化和调整，提高整体性能。

三、射频放大器的优化技巧要点在射频放大器的设计过程中，以下几个优化技巧要点需要特别注意：1. 选择合适的器件：选择具有低噪声、高线性度和高增益的射频器件，以保证放大器的性能。

2. 使用适当的偏置：合理选择放大器的偏置电流和电压，以在确保线性度的前提下最大化增益。

3. 优化阻抗匹配：通过优化阻抗匹配网络，确保最大功率传输和最小反射损耗。

4. 降低噪声：尽可能降低射频放大器的噪声系数，以提高整个系统的信噪比。

高频小信号调谐放大器设计
一. 设计思路
1. 设计要求：要求中心频率11MHz ，增益20~30dB ，带宽0.5M 。

2. 设计原理：设计采用共射晶体管单调谐回路谐振放大器，小信号放大器的主要特点是晶体管的集电极负载不是纯电阻，而是由LC 组成的并联谐振回路。

二. 参数计算
1. 设置静态工作点
设计电路上取IC = 1.5mA ，Re=1K Ω，
由计算得Rb1 = 8.2 K Ω，Rb2=36.5 k Ω。

为了调整静态电流ICQ 。

Rb2用20 k Ω电位器与15 k Ω电阻串联。

2. 计算总电容
通过∑=LC f π21
得C 总= 55.5pf ，C = 48.5pf ，实际仿真时通过并联一个5~20pf 的可变电容实现。

3. 耦合电容和滤波电感
耦合电容取值在1000pf-0.01uf ，旁路电容取值在0.01-1uf ，滤波电容取值在220-330uh
4. 电感线圈用固定电感L1 = 300uh , L2 = 2.5uh 串联，部分接入中间抽头
三. 波形分析
1. 仿真电路图
2. 仿真输入波形图
3.输出的波形图
4.输出输入对比。

射频电路设计要点与设计方案（图文并茂）目录1、射频电路中元器件封装的注意事项 (3)01.电路板的叠构 (4)02.阻抗控制 (5)03.射频元器件的摆放 (6)04.射频走线应该注意的问题 (7)05.过孔的放置 (8)2、射频电路电源设计注意事项 (9)3、射频PCB设计的EMC规范 (14)1）、层分布 (14)2）、接地 (15)3）、屏蔽 (16)4）、屏蔽材料和方法 (18)5）、屏蔽罩设计 (19)4、射频走线与地 (22)5、设计 (26)一、布局注意事项 (34)二、布线注意事项 (37)三、接地处理 (38)1、射频电路中元器件封装的注意事项成功的RF设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划，并对每个设计步骤的进展进行全面持续的评估。

而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所欠缺的。

近几年来，由于蓝牙设备、无线局域网络(WLAN)设备，和移动电话的需求与成长，促使业者越来越关注RF电路设计的技巧。

从过去到现在，RF电路板设计如同电磁干扰(EMI)问题一样，一直是工程师们最难掌控的部份，甚至是梦魇。

若想要一次就设计成功，必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。

射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种黑色艺术。

但这只是一种以偏盖全的观点，RF电路板设计还是有许多可以遵循的法则。

不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时，如何对它们进行折衷处理。

重要的RF设计课题包括：阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波等。

在 WiFi 产品的开发过程中，射频电路的布线是极为关键的一个过程。

很多时候，我们可能在原理上已经设计的很完善，但是在实际的制板，上件过后发现很不理想，实际上这些都是布线做的不够完善的原因。

射频电路在布线中应该注意的问题：01.电路板的叠构在进行布线之前，我们首先要确定电路板的叠构，就像盖房子要先有房子的墙壁。

射频小信号放大器的主要技术指标①中心频率中心频率就是调谐放大电路的工作频率，一般在几百kHz到几百MHz。

它是根据设备的整体指标确定的，是调谐放大器的主要指标，是设计放大电路时选择有源器件和计算谐振回路元件参数的依据。

②增益增益表示了放大电路对有用信号的放大能力，通常用在中心频率上的电压增益和功率增益来表示。

式中：V o、Vi分别为放大电路中心频率上输出、输入的电压有效值；Po、Pi分别为放大电路中心频率的输出、输入功率。

APo通常用dB表示。

③通频带为了保证频带信号无失真地通过放大电路,要求其增益频率响应特性必须有与信号带宽相适应的平坦宽度。

放大电路电压增益频率响应特性由最大值下降3dB时，对应的频率宽度为放大器的通频带，通常以BW表示。

④选择性选择性是指对通频带之外干扰信号的衰减能力，有两种表示方法：一种是用矩形系数来说明邻近波带选择性的好坏；另一种是用抑制比来说明对带外某一特定干扰频率信号的抑制能力，其定义为：其中，Ap(fo)是中心频率上的功率增益；Ap(fN)是某一特定干扰频率上的功率增益。

⑤工作稳定性工作稳定性是指当放大器电路的工作状态、元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要性能的稳定程度。

不稳定现象表现在增益变化、中心频率偏移、通频带偏移和谐振曲线变形等方面。

引起不稳定的原因主要是由于寄生反馈作用的结果。

为了消除或者减少不稳定现象，必须尽可能找出寄生反馈的路径，消除一切可能产生反馈的因素。

⑥噪声系数噪声系数是用来描述放大器本身产生噪声电平大小的一个参数。

放大器本身产生噪声电平的大小，对所传输信号，特别是对微弱信号的影响是极其不利的。

上述各个指标相互关联而又相互矛盾，需要根据实际情况确定其主次，进行合理设计。

小信号放大器设计VSRb2ReRcRb1RLC1C2+VCCVo+-图1 首先画出此电路的微变等效电路VSRcRLRb1Rb2rbeReIbβIiIbIb1Ib2+Vbe +-Ic图2首先此电路的输入电阻由定义式：0|==Vo iii I V R ，0=Vo 也即输出短路。

由图所示： ))1(//(//)])1(//(//[2121e be b b i iie be b b i i i R r R R R I I R r R R I V R ββ++=⋅++==输入电阻：我们来看此电路的输出电阻定义式：∞===L R Vi tto I V R ,0| 输出电阻的定义：输入信号源短路，负载开路（即不接负载），再 在输出端外加激励电压源t V ，此时在输出端对应着一个输出电流t I 。

由于输入信号源短路，be r 没有电流流过，也即0=⋅b i β，此时的输出电阻为c o R R = 这一个首先记住，输入电阻，输出电阻对以后分析电路很重要，以后再提。

首先我们分析这一种共射电路电压放大倍数和什么因数有关。

ie be b b L c b i o V I R r R R R R i I V A ⋅++⋅==)])1(//(//[)//(21ββ。

由此关系失可知b b b i I I I I ++=21这三者电流之和，假设21,b b R R 的阻值如果取的足够大，则流过21,b b R R 的电流很少，这就意味着全部电流流进三极管，近似满足关系b i I I =那么原始就可写成：))1(()//())1(()//(e be L c b e be L c b i o V R r R R I R r R R I I V A ββββ++⋅=++⋅==只要将21,b b R R 取得足够大，V A 就会相对提高。

如果式中分母e R )1(β+去掉，则上式V A 的放大倍数会进一步提高，此时我们的想法还是 如果将e R 交流短路的话，此方案完全可行（只要电容取得 大点）VSRcRLRb1Rb2rbeIbβIiIbIb1Ib2+Vbe +-Icbc地Vi +-图3此时我们看到，在e R 并联这一电容的话，可以看到如下好处 b 的动态电阻只有be r 了，也即b 和地间的电阻相对之前大大减小②之前1b R 和2b R 是相对于e be R r )1(β++要取大一些，一般5－9倍（也即])1()[95(]min[2,1e be b b R r R R β++-≈。