射频放大器电路设计

实验六射频放⼤器的设计实验六射频放⼤器的设计、仿真和测试⼀、实验⽬的1、了解描述射频放⼤器的主要性能参数及类型2、掌握放⼤器偏置电路设计⽅法3、了解最⼩噪声、最⼤增益放⼤器的基本设计⽅法4、掌握放⼤器输⼊、输出⽹络的基本结构类型5、掌握⽤ADS 进⾏放⼤器仿真的⽅法与步骤⼆、实验原理常⽤的微波晶体管放⼤器有低噪声放⼤器、宽带放⼤器和功率放⼤器。

⽬的是提⾼信号的功率和幅度。

低噪声放⼤器的主要作⽤是放⼤天线从空中接收到的微弱信号，减⼩噪声⼲扰，以供系统解调出所需的信息数据。

功率放⼤器⼀般在系统的输出级，为天线提供辐射信号。

微波低噪声放⼤器的主要技术指标有:噪声系数与噪声温度、功率增益、增益平坦度、⼯作频带、动态范围、输⼊输出端⼝驻波和反射损耗、稳定性、1dB 压缩点。

1、⼆端⼝⽹络的功率与功率增益及主要指标信号源的资⽤功率实际功率增益转换功率增益资⽤功率增益*max in sin a in P P P Γ=Γ==*out LL L max an =P P P ==ΓΓ22212222(1)1(1)L Lin L in S P G P S -Γ==-Γ-Γ222210222211/11s LT L a s Ls in LG P P S G G G S -Γ-Γ===-ΓΓ-Γ()22212211(1)/11s avsan a soutS GP P S -Γ==-Γ-Γ2.放⼤器的稳定性⽆条件稳定：不管源阻抗和负载阻抗如何，放⼤器输⼊输出端反射系数的模都⼩于1，⽹络⽆条件稳定（绝对稳定）条件稳定：在某些范围源阻抗和负载阻抗内，放⼤器输⼊输出反射系数的模⼩于1，⽹络条件稳定（潜在不稳定）由于放⼤器件内部S12产⽣的负反馈导致放⼤器⼯作不稳定！稳定性设计是设计放⼤器时⾸要考虑的问题。

匹配⽹络与频率有关；稳定性与频率相关；可能情况是设计的频率稳定⽽其他频率不稳定。

⽆条件稳定的充分必要条件：稳定性系数K输⼊、输出稳定性圆(条件稳定)：|Гin|=1 或 |Гout|=1在Smith 圆图上的轨迹输出稳定性圆判别该输出稳定性区域？稳定圆不包含匹配点，|S11|<1时： |Гin|<1，稳定，匹配点在稳定区 |S11|>1时： |Гin|>1，不稳定，匹配点在不稳定区输⼊稳定性圆（条件稳定）3.最⼤增益放⼤器设计（共轭匹配）源和负载与晶体管之间达到共轭匹配时，可实现最⼤增益。

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。

射频功率放大器与微带电路设计摘要：功率放大器作为无线通信系统中核心部件，对于无线通信系统的通信质量有着突出的作用和影响，尤其是随着无线通信技术的发展以及移动通信用户数量的不断增加，进行功率放大器及其电路的设计研究，具有十分突出的作用意义和影响。

本文将以射频功率放大器为例，在对于射频功率放大器的工作原理分析基础上，采用ADS 软件进行射频功率放大器及其电路的设计分析，以促进射频功率放大器在无线通信领域中的推广应用。

关键词：射频功率放大器电路设计无线通信设计在无线通信技术领域中，GaN高电子迁移率晶体管作为最新的半导体功率器件，由于其本身具有宽禁带以及击穿场强高、功率密度高等特征优势，在高频以及高功率的功率器件中具有较为突出的适用性，在电子信息系统性能提升方面具有较为明显和突出的作用优势，在无线通信技术领域的应用比较广泛。

针对这一情况，本文在进行射频功率放大器及其电路的设计中，专门采用ADS仿真软件对于射频功率放大器及其电路的设计进行研究分析，并对于仿真设计实现的射频功率放大器在无线通信技术领域中的应用和参数设置进行分析论述，以提高射频功率放大器的设计水平，促进在无线通信技术领域中的推广应用。

1 射频功率放大器的结构原理分析结合功率放大器在无线通信系统中的功能作用以及对于无线通信技术的影响，在进行射频功率放大器的设计中，结合要进行设计实现的射频功率放大器的工作频带以及输出功率等特点要求，以满足射频功率放大器的设计与应用要求。

在进行本文中的射频功率放大器设计中，主要通过分级设计与级联设置的方式，首先进行射频功率放大器的功率放大级以及驱动级设计实现，最终通过电路设计对于射频功率放大器的两个不同级进行连接，以在无线通信中实现其作用功能的发挥，完成对于射频功率放大器的设计。

需要注意的是，在进行射频功率放大器的功率放大级结构模块设计中，主要应用GaN高电子迁移率晶体管进行射频功率放大器功率放大级结构模块的设计实现，同时在功率放大级结构模块的电路设计中，注重对于输出功率保障的设计；其次，在进行射频功率放大器的驱动级结构模块设计中，以C 波段的功率放大模块设置为主，电路设计则以增益提升设计为主，并对于增益平坦度和输出输入驻波进行保障。

2.4G 射频双向功放电路设计在两个或多个网络互连时，无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围，为了扩大覆盖范围，可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。

前者实现成本较高，现。

前者实现成本较高，而后者则相对较便宜，且容易实现。

而后者则相对较便宜，且容易实现。

而后者则相对较便宜，且容易实现。

现有的产品基本上通信距离都现有的产品基本上通信距离都比 较小，而且实现双向收发的比较少。

本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现，同时实现了双向收发，最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g 兼容的无线通信系统兼容的无线通信系统 中。

双向功率放大器的设计双向功率放大器的设计双向功率放大器设计指标：双向功率放大器设计指标：工作频率：2400MHz ～2483MHz 最大输出功率：+30dBm （1W ）发射增益：≥27dB接收增益：≥14dB接收端噪声系数：< 3.5dB 频率响应：<±<±1dB 1dB 输入端最小输入功率门限：<?15dB m 具有收发指示功能具有收发指示功能具有电源极性反接保护功能具有电源极性反接保护功能根据时分双工TDD 的工作原理，收发是分开进行的，因此可以得出采用图1的功放整体框图。

图。

功率检波器信号输入端接在RF 信号输入通道上的定向耦合器上。

当无线收发器处在发射状态时，功率检波器检测到无线收发器发出的信号，产生开关切换信号控制RF 开关打向发射P A通路，LNA电路被断开，双向功率放大器处在发射状态。

当无线收发器处在接收状态时，功率检波器由于定向耦合器的单方向性而基本没有输入信号，这时通过开关切换信号将RF通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。

开关切换到LNA通路，P A通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。

实例介绍设计与制作功放(二)出处：何庆华发布日期：2007-8-2 浏览次数：2249在上篇的文中,我用实例的方法基本地讲述了功放的一些参数计算与设定,其实这也可应用于音响系统中使用晶体管放大的电路中.由于觉得使用实例会让初入门的朋友会有更深刻的认识,所以此篇也将用实例去介绍功放中各级的匹配传输.但要我一个可典型说明的例子让我想了不少时间,最终决定选用了之前制作的全无环路反馈的功放电路.由于没有使用级间的环路反馈,以致级间的匹配以及各级的电路但总显得十分重要.见图,在后级的放大线路,是没有环路反馈的这将会电路的指标有所劣化.因电路工作于开环状态,这需要选用性能较好的电路组态,以取得更好的实际音质.而没有使用环路负反馈,好处是大家所熟知的.如避免了各类的互相失真,既然无环路反馈有如此.全音质更纯真透明.正如胆友所追求的效果.但有点却要说明,胆与石,都是为了满是个人的喜好.而在进口的众多名器中,可以有很多是超过十万的晶体管后级.甚至有几十万过百万的钽却先见有超过十万的胆机!而在低挡商品机中,如万元下的进口器材,胆机却是可以优于石机,但中高挡机中.石机不再受制于成本,全电路性能大幅提高.同价位的胆石机间胆机已处于劣势,这从实际试听及一些前辈的言论中也得到证实.而在DIY中由于没有过多的广告费用,可令成本都能集中到机,如电路合理工艺精良,性价比大优于商品机.Word资料再说回电路,之所以使用无反馈电路就是想用晶体管去取得胆机那中清晰温暖的声音,在这里，使用共射共基电路是必然的，共射共基电路又叫渥尔曼电路，前管共射配合后管的共基放大，让两管中间严重失配，却大降低了前管的密勒电容效应，使前管的频响大改善，而后管是共基电路，天生是频响的高手。

在放大能力上，基射共基电路与一般的单管共射电路是没有分别的，但频响却在高频上独领风骚，故而在许多的进口名器上不乏其影，用于本机却可大大改善了开环响应与高频线性。

电路的参数计算在上篇已介绍过，这里就不再罗索了，第一级的工作电流是5mA，增益是2K2与470欧的比值，增益约为15dB，注意的是两个33欧的电阻是配合了K170/J74的参数，如要换用其他的管子可能需要更改这两个电阻的数值。

射频放大电路 -回复射频放大电路是一种常见的电路设计，用于增强射频信号的幅度，并将信号传递给后续的电路或设备。

以下是一个基本的射频放大电路的设计示例：1. 选择合适的射频放大器芯片。

根据所需的功率和频率范围，选择适当的射频放大器芯片。

芯片的型号和参数选择可以根据实际需要进行调整。

2. 连接电源引脚。

根据芯片手册提供的引脚定义，将电源引脚连接到适当的电源电压和接地位置上。

3. 连接输入端。

将输入信号引脚连接到输入信号源。

可以使用合适大小的耦合电容来隔离输入信号源和放大器芯片。

4. 连接输出端。

将输出信号引脚连接到后续的电路或设备。

同样，使用合适大小的耦合电容来隔离输出信号和接收电路。

5. 添加反馈电路。

为了提高稳定性和线性度，可以添加适当的反馈电路。

根据芯片手册提供的设计指导，选择适合的反馈电路连接到芯片的反馈引脚。

6. 连接其他元件。

根据需要，可以添加其他元件来优化射频放大电路的性能，例如滤波器、匹配电路、偏置电路等。

7. 进行仿真和调整。

使用电路仿真工具对设计的射频放大电路进行仿真，检查其性能是否满足要求。

如果需要，根据仿真结果进行调整，以优化电路性能。

8. PCB设计和制造。

根据射频放大电路的设计要求，进行PCB设计，并将其制造为实际的电路板。

9. 程序调试。

在完成PCB组装后，对射频放大电路进行电路测试和调试。

确保信号能够正确放大，并符合设计要求。

以上是一个基本的射频放大电路的设计流程。

请注意，在实际设计过程中，还需要考虑阻抗匹配、功率输出要求、抗干扰能力等因素，以确保射频放大电路的稳定性和性能。

集成电路的射频功率放大器设计与测试随着移动通信技术的迅速发展，无线通信设备在人们生活和工作中的应用越来越广泛。

而射频（Radio Frequency，简称RF）功率放大器作为无线通信系统中不可或缺的关键器件之一，具有放大无线信号、提高通信距离和传输速率等主要作用。

本文将从集成电路的角度出发，探讨射频功率放大器的设计原理、常见技术、测试方法和应用前景。

一、射频功率放大器的设计原理射频功率放大器是一种用于向电子设备输入射频信号的放大器，能够输出较大的放大功率。

其通常由输入匹配网络、放大器、输出匹配网络和直流电源四部分组成。

其中，输入匹配网络用于匹配输入信号和功率放大器的输入阻抗；放大器是实现信号放大的核心部件；输出匹配网络用于匹配输出阻抗和负载（如天线、滤波器等）；直流电源用于提供放大器所需的直流电压，以维持其正常工作。

在射频功率放大器设计中，需要考虑多个因素，如放大器的线性度、稳定性、带宽等。

其中，线性度是射频功率放大器的重要性能指标之一。

在信号输入量较小的情况下，射频功率放大器的增益输出与输入信号之间呈线性增加关系。

然而，当输入信号过大时，放大器的输出增益将不再呈线性增加，而是出现非线性失真现象，导致输出信号扭曲变形，降低通信系统的可靠性和稳定性。

二、射频功率放大器的常见技术射频功率放大器的设计和应用非常广泛，同时也涌现了不少新型的技术。

以下是其中的几种常见技术：1、高效率功率放大器技术高效率功率放大器技术是一种利用半导体材料研究高效功率放大器的技术。

该技术能够有效利用电源，提供功率放大器所需的电能。

在高速数码信号传输领域，该技术已被广泛应用。

2、宽带功率放大器技术宽带功率放大器技术是一种能够应对多种频率信号的功率放大器。

在现有的通信系统中，频率范围十分广泛，因此需要一种宽带功率放大器来满足各种信号的放大需求。

3、全固态功率放大器技术随着微电子技术的不断发展，全固态功率放大器技术也逐渐成熟。

该技术能够在多个频段实现全负载、多个模拟和数字信号的放大。