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微波功率放大器的非线性功率放大器的非线性共73页

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放大器的非线性

放大器的非线性
放大器的非线性失真
非线性
电路非线性
输出与输入信号之比为一个变量，即输出与输入 之间的关系不是一条具有固定斜率的直线； 小信号增益随输入信号电平的变化而变化。
放大器的非线性
当输入为正弦信号时，由于放大器的非线性，输 出波形不是一个理想的正弦信号，产生了失真， 这种由于放大器参数的非线性所引起的失真称为 非线性失真。 非线性失真会使输出信号中产生高次谐波成分， 所以又称为谐波失真。
非线性的度量方法（1）
泰勒级数系数表示法
对所关心范围内输入输出特性用泰勒展开来近 似：
y( t ) 1 x( t ) 2 x 2 ( t ) 3 x 3 ( t )
对于小的x，y(t)≈α1x，表明α1是x≈0附近 的小信号增益； α2，α3等即为非线性的系数； 非线性的大小即为确定上式中的α1，α2等系数。
MOS管作为其电阻。
VG R Vo Vi C
Vi C
A
选择VG的电压使MOS管工作在线性区，因 此根据萨氏方程有：
id K N (VGS VDS Vth )VDS 2
+ -
+ -
A
Vo
MOS管作为电阻的非线性
对上式进行泰勒展开得：
id K N (VGS 1 2 Vth )(VD VS ) K N (VD VS2 ) 2
A2 Vm A 4(VGS Vth )
可以看出MOS放大器的非线性失真是由于 输出电流与输入电压的平方关系所引起的。 当Vm很小时，二次谐波可以忽略。
放大器传输特性引起的非线性
带电阻负载的共源放大器的传输特性如图所示。
Vo VDD
Vth

微波功率放大器的非线性功率放大器的非线性共75页文档

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13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利微波功率放大器的非线性Fra bibliotek率 放大器的非线性
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)

微波功率放大器线性化技术研究

微波功率放大器线性化技术研究

摘要摘要现在，无线移动通信技术正在高速发展，高功率放大器在民用移动通信、军事指挥系统、广播电视和航空航天等领域都有着广泛的应用。

作为通信系统中最核心的组成部分，工作频率为微波甚至毫米波频段的高功率放大器输出信号的性能指标对整个通信系统有着重要影响，良好的性能对整个通信系统的传输质量有更好的保证。

但是由于器件、设计方法以及工艺的固有特性，功率放大器随着输入功率的增大，总是逐渐由线性变为非线性状态，出现非线性失真现象，严重影响输出特性。

以往单纯通过功率回退的方式将功率放大器从饱和工作状态回退到线性区，从而获得较好的线性度指标。

但是随着现代无线通信系统对功率放大器线性度的要求逐渐提高，功率放大器的输出功率越来越大，以功率回退来改善非线性失真的方法不能满足实际运用的需求。

在不影响功率放大器输出功率的前提下，人们提出了线性化技术来满足输出信号的线性指标，通过线性化技术保证功率放大器在接近饱和输出下仍然可以满足通信系统的线性度需求。

目前国内的起步较晚，国外对于如何改善功率放大器的非线性失真早在几十年前便已开始研究，不同学者根据放大器非线性产生原理提出各种解决方案，也取得了丰硕的成果。

但是对于目前针对毫米波固态功放尤其是宽带功放的线性化技术仍在研发阶段。

本文便是为了改善Ka波段固态通信功放而展开地对于线性化技术尤其是预失真技术的研究。

本文通过对肖特基二极管的分析且在经典原理电路的基础上改进电路结构，运用射频仿真软件进行计算仿真并且加工实物，最后通过与一款基于氮化镓的Ka波段50W 功放级联测试。

测试结果表明，加了线性化器后，该功放在饱和回退3dB处，三阶交调指标改善了接近6-7dB，达到小于-25dBc，能够满足通信功放的运用需求。

关键词：线性化技术；微波；功率放大器；预失真；肖特基二极管论文类型：c.应用研究西南科技大学硕士学位论文ABSTRACTNow, wireless mobile communication technology is developing at high speed, and high-power amplifiers are widely used in civil mobile communications, military command systems, broadcast television, aerospace and other fields. As the core component of the communication system, the performance index of the output signal of the high-power amplifier whose operating frequency is microwave or even millimeter wave has an important impact on the entire communication system, and good performance has a better guarantee for the transmission quality of the entire communication system . However, due to the inherent characteristics of the device, design method, and process, as the input power increases, the power amplifier always gradually changes from linear to nonlinear state, and nonlinear distortion occurs, which seriously affects the output characteristics.In the past, the power amplifier was retreated from the saturated working state to the linear region simply by power back-off to obtain a better linearity index. However, as the requirements of modern wireless communication systems for the linearity of power amp- lifiers are gradually increasing, the output power of power amplifiers is getting larger and larger, and the method of using power back-off to improve nonlinear distortion cannot meet the needs of practical applications. On the premise of not affecting the output power of the power amplifier, linearization technology is proposed to meet the linear index of the output signal, and the linearization technology is used to ensure that the power amplifier can still meet the linearity requirements of the communication system when the output is close to saturation.At present, China started late, and foreign countries have begun to improve the nonlinear distortion of power amplifiers decades ago. Different scholars have proposed various solutions based on the principle of nonlinear generation of amplifiers, and have also achieved fruitful results. However, the current linearization technology for millimeter wave solid-state power amplifiers, especially broadband power amplifiers, is still in the research and development stage. This article is to improve the research of linearization technology, especially predistortion technology, to improve the Ka-band solid-state communication power amplifier.In this paper, through the analysis of Schottky diodes and the improvement of the circuit structure on the basis of the classic principle circuit, the use of RF simulation software for calculation simulation and processing of the physical, and finally passed a cascade test with a gallium nitride-based Ka-band 50W amplifier. The test results show that after the linearizer is added, the power amplifier is at 3dB of saturation back-off, and the third-order intermodulation index is improved by close to 6-7dB, reaching less than -25dBc, which can meet the needs of the communication power amplifier.KEY WORDS: Microwave;Power amplifier;Linearization technology;Predistortion;Schottky diode TYPE OF THESIS: c.Application Researc目录目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)第一章绪论 ....................................................................................................................- 1 -1.1 课题研究背景及意义...............................................................................................- 1 -1.2 线性化技术的国内外研究动态...............................................................................- 2 -1.3 论文主要内容...........................................................................................................- 5 -第二章功率放大器非线性特性及线性化方法 ............................................................- 6 -2.1 功率放大器的非线性分析.......................................................................................- 6 -2.1.1 非线性幅度失真与非线性相位失真特性........................................................- 6 -2.1.2 互调失真............................................................................................................- 7 -2.1.3 记忆效应............................................................................................................- 8 -2.2 功率放大器线性度描述...........................................................................................- 8 -2.2.1 1dB压缩点 .........................................................................................................- 8 -2.2.2 三阶交调和三阶截断点....................................................................................- 9 -2.3 功率放大器的主要线性化技术...............................................................................- 9 -2.3.1 功率回退技术..................................................................................................- 10 -2.3.2 负反馈法..........................................................................................................- 10 -2.3.3 非线性器件法.................................................................................................. - 11 -2.3.4 前馈线性化技术..............................................................................................- 12 -2.3.5 预失真技术......................................................................................................- 12 -2.3.6 各种线性化技术的比较..................................................................................- 16 -2.4 小结.........................................................................................................................- 16 -第三章基于肖特基二极管的预失真技术研究 ..........................................................- 17 -3.1 肖特基二极管的非线性特性分析.........................................................................- 17 -3.2 肖特基二极管的选择及测试.................................................................................- 18 -3.3 并联式二极管预失真器.........................................................................................- 20 -3.4 串联式二极管预失真器.........................................................................................- 22 -3.5 反射式肖特基二极管预失真器.............................................................................- 24 -3.6 多级级联结构预失真.............................................................................................- 26 -3.7 小结.........................................................................................................................- 26 -第四章Ku波段预失真线性化器的设计.....................................................................- 27 -4.1 两级级联式预失真器原理分析.............................................................................- 27 -4.2 无源器件仿真.........................................................................................................- 29 -西南科技大学硕士学位论文4.2.1 偏置高阻线......................................................................................................- 29 -4.2.2 交指电容..........................................................................................................- 30 -4.3 线性化电路设计及仿真.........................................................................................- 32 -4.4 功率放大器模拟仿真.............................................................................................- 33 -4.5 线性化器和功率放大器级联仿真.........................................................................- 35 -4.6 小结.........................................................................................................................- 37 -第五章Ka波段预失真线性化器的设计.....................................................................- 38 -5.1 新型反射式预失真器的原理介绍.........................................................................- 38 -5.2 无源器件的仿真.....................................................................................................- 40 -5.2.1 交指电容..........................................................................................................- 40 -5.2.2 偏置高阻线......................................................................................................- 41 -5.2.3 射频接地结构..................................................................................................- 43 -5.2.4 3dB定向耦合器 ...............................................................................................- 44 -5.3 整体电路仿真.........................................................................................................- 46 -5.4 小结.........................................................................................................................- 48 -第六章Ka波段功放的设计与级联测试.....................................................................- 49 -6.1 Ka 50W固态功率放大器的研制............................................................................- 49 -6.1.1 功放组成..........................................................................................................- 49 -6.1.2 驱动模块..........................................................................................................- 50 -6.1.3 末级模块设计..................................................................................................- 50 -6.1.4 末级功率合成..................................................................................................- 51 -6.2 功率放大器三阶交调及AM-AM，AM-PM测试方法 .......................................- 52 -6.2.1 测试仪器..........................................................................................................- 52 -6.2.2 测试原理..........................................................................................................- 53 -6.3 预失真器与功率放大器的级联测试.....................................................................- 54 -6.3.1 功放测试..........................................................................................................- 54 -6.3.2 预失真器测试..................................................................................................- 56 -6.3.3 级联测试..........................................................................................................- 58 -6.4 小结.........................................................................................................................- 59 -第七章总结 ..............................................................................................................- 60 -致谢................................................................................................................................- 61 -参考文献............................................................................................................................- 62 -第一章绪论第一章绪论1.1课题研究背景及意义在最近的几十年里，移动通信技术不断发展，到现在已经进入了第五个技术时代。

第5章 微波系统的非线性及补偿技术

第5章 微波系统的非线性及补偿技术

ui (t ) Acos( 1t ) cos( 2t 9 uO (t ) A a1 a3 A2 cos 1t cos 2t 4 3a3 A3 cos 21 2 t cos 22 1 t 4 3a3 A3 cos 22 1 t cos 21 2 t ....... 4
2
(t ) a3ui (t )
3
A2远大于A1
因为A2远大于A1
随着干扰信号的强度的增加，系统相对于弱信号的增 益在降低，当干扰信号的强度达到一定程度时，增益几 乎接近于零，信号处于阻塞状态。
北京理工大学信息科学技术学院 2003
3 3 2 a1 A1 a3 A13 a3 A1 A2 cos(1t ) 4 2 3 2 uo (t ) a1 A1 a3 A1 A2 cos(1t ) 2
AIIP3 3 a11 3 4 a3 2 2a1a2 2 a1 3
北京理工大学信息科学技术学院 2003
级联非线性网络的IP3(2)
3 1 4 a3 2 2a1a2 2 a1 3 2 3 a11 A
IIP 3
8a 2 2 a12 2 2 31 A ,1 A ,2 1
IIP 3 IIP 3
如果每级是窄带信号，二次方项产生的和频、差 频、倍频及三次方产生的三次谐波均被滤除。
对更多级数
1 1 a12 2 2 2 A A ,1 A , 2
IIP 3 IIP 3 IIP 3
1 1 G1 IIP 3 IIP 31 IIP 32
1 1 G1 G1G2 1 1 a12 a12 12 2 2 2 2 IIP3 IIP31 IIP32 IIP32 AIIP 3 AIIP 3 ,1 AIIP 3 , 2 AIIP 3 ,3

放大器的非线性

放大器的非线性
在所关心的电压范围[0 Vi,max]内，画一条通 在所关心的电压范围 内 过实际特性曲线二个端点的直线， 过实际特性曲线二个端点的直线，该直线就为 理想的输入/输出特性曲线 输出特性曲线； 理想的输入 输出特性曲线； 求出它与实际的特性曲线间的最大偏差∆V，并 求出它与实际的特性曲线间的最大偏差 ， 对最大输出摆幅V 归一化。如图所示。 对最大输出摆幅 o,max归一化。如图所示。
v s = Vm cos ωt
MOS管特性引起的非线性 管特性引起的非线性
根据饱和萨氏方程可计算出该放大器的漏极 电流为： 电流为：
I D = K N (VGS − Vth + Vm cos ωt ) 2
2 = K N (VGS − Vth ) 2 + 2 K N (VGS − Vth )Vm cos ωt + K NVm cos 2 ωt + ⋯⋯
2 = K NVid 4(VGS − Vth ) 2 − Vid
如果|V 假设输入信号为V 如果 id|<<VGS－Vth，假设输入信号为 mcosωt， 则可简化为： 则可简化为：
I D1 − I D 2
3 3 Vm cos( 3ωt ) 3Vm cos ωt − g m = g m Vm − 2 32(VGS − Vth ) 32(VGS − Vth )2
非线性的度量方法（ ） 非线性的度量方法（1）
泰勒级数系数表示法
对所关心范围内输入输出特性用泰勒展开来近 似：
y( t ) = α 1 x( t ) + α 2 x 2 ( t ) + α 3 x 3 ( t ) + ⋯
对于小的x， 对于小的 ，y(t)≈α1x，表明 1是x≈0附近 ，表明α 附近 的小信号增益； 的小信号增益； α2，α3等即为非线性的系数； 等即为非线性的系数； 非线性的大小即为确定上式中的α 等系数。 非线性的大小即为确定上式中的 1，α2等系数。

微波功率放大器的线性化技术

微波功率放大器的线性化技术
研究具有适度非线性 的二端 口网络 ， 使其输出 ｅ（） 。ｔ 用式 （ ）的前三项表示 ， １ 即：
ｅ（） ：ｋｅ（ ）＋ｋｅ（ ）＋ｋｅ（） 。ｔ ｌ ｔ ２ ｔ ３ ｔ
（） １
（） ２
假设输人信号 由两个等振幅不同频率 ｇ 和 ｇ 组成 ， ｅ ｆ ． Ｏ ． Ｏ ２ 设 ｉ ）＝Ａ（ＯＯ ｔ Ｏ ） ＋ ）将 ｅ ｆ 代人 （ ＣＳ ＋ＣＳ ２ ｔ ， ｊ ） ） Ｏ （
程度上改变了生活方式 。从全球范围来看 ， 无线通信用户 的年增量都在逐年大幅度增长， 无线通信
已经进人规模化发展的阶段 。如今 ， 快速发展 的无线通信 已成为信息产业 中最为耀眼 的亮点， 并成为推 动社会经济发展 的强劲动力。 所有的无线通信系统都要求对相邻频段的用户产生最小的干扰 ， 也就是必须在所规定的频段范围内 传送信号。但通信系统中的半 导体器件必定会使发送信号产生非线性失真 ， 从而对相邻信道产生不同程 度的干扰 ， 因此必须改善非线性器件 的线性化程度。微波功率放大器是发射机 系统 中非线性最强 的器 件， 因此提高功率放大器的线性度成为线性化发射机系统的关键 。其中常用的方法是采用各种线性化技
微 波功 率 放大 器 的线 性 化 技 术
石 海 霞
（ 攀枝花学 院电气信息工程系 ， 四川攀枝花 ６７０ ） １０ ０
摘
要
随着无线通信技术 的飞速发展 ， 功率放大器 的线性化 已成为一个重要 的研 究课题。本文介绍 了微波
功放非线性产生 的原 因 ， 阐述 了常 见的线性化技术 ， 并 以便于微波功放设计者参考 。
维普资讯
第２ 第３ ４卷 期
Ｖ０． ４ Ｎ ． １２ ． ｏ ３
攀枝花学院学报

微波功率放大器的线性化技术研究

微波功率放大器的线性化技术研究

微波功率放大器的线性化技术研究微波功率放大器是无线通信系统中最为关键的设备之一。

在信号传输过程中，微波功率放大器所承担的任务是放大信号。

由于放大器在放大过程中会产生非线性失真，因此人们就需要对微波功率放大器进行线性化处理。

本文将探讨微波功率放大器的线性化技术研究。

一、微波功率放大器的非线性失真微波功率放大器的非线性失真主要表现为谐波失真和交叉调制失真。

谐波失真指的是放大器将输入信号的基波频率变得更高，也会产生原信号频率整数倍的谐波。

交叉调制失真是指输入的两路信号在放大过程中发生交叉调制，产生新的混频信号。

这些失真信号对无线通信系统的性能会产生极大的影响，因此需要对放大器进行线性化处理。

二、微波功率放大器的线性化技术1. 负反馈技术负反馈技术是一种通过引入反馈信号来改变放大器的放大特性，以降低非线性失真的方法。

具体做法是将部分输出信号引入到放大器的输入端，相当于让放大器输出信号与输入信号相减。

通过控制负反馈的程度，来实现对功率放大器的线性化处理。

2. 前向修正技术前向修正技术是在放大器的输入端引入与非线性组件相同的非线性元件，用其产生的反向信号进行修正。

该方法主要是通过在输入信号中加入一定量的反向信号来抵消放大器内部产生的非线性失真。

3. 预失真技术预失真技术是通过在输入端对信号进行预处理，以达到合理的输入幅度和相位来避免微波功率放大器的非线性失真。

与前向修正技术类似，预失真技术也是在输入端对信号进行处理，不同之处在于，预失真技术是将预加工电路中的信号与微波功率放大器的输出信号相减来抵消非线性失真。

三、微波功率放大器线性化技术的研究方向目前，微波功率放大器的线性化技术已经得到了广泛应用，并且取得了一定的进展。

但是，人们对微波功率放大器线性化技术的研究仍然在不断的深入中。

目前，微波功率放大器线性化技术的研究主要是针对以下几个方向：1. 高阶非线性失真的抑制。

在多载波通信系统中，非线性失真的级数往往较高，研究高阶非线性失真的抑制，对于提高微波功率放大器的性能至关重要。

微波功率放大器全解共42页

微波功率放大器全解共42页

1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之易安ຫໍສະໝຸດ 。46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
微波功率放大器全解
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散

微波功率放大器线性化技术资料

微波功率放大器线性化技术资料

微波功率放大器线性化技术刘海涛京信射频技术研究部产品部摘要：现代无线通信飞速发展，有限的频谱资源上需要承载越来越高的数据流量，4G LTE技术将达到100Mbps的传输速率。

在这种情况下，无线传输系统的设计和工作将承受着巨大的压力。

为了提高效率，作为系统中的核心部件——微波功率放大器一般都处于在非线性工作状态，而包络变化的调制信号经过非线性微波功率放大器后会产生互调失真，造成严重的码间干扰和邻信道干扰。

为了保证通信质量，必须采用线性化技术。

本文对目前常用的各种线性化进行梳理，并分析了工作原理、介绍了技术特点，为高线性高效率微波功率放大器的设计提供了重要的参考依据。

关键词：无线通信微波功率放大器线性化技术前馈预失真1.引言功率放大器的线性化技术研究可以追溯到上个世纪二十年代。

1928在贝尔实验室工作的美国人Harold.S.Black发明了前馈和负反馈技术并应用到放大器设计中，有效地减少了放大器失真，可以认为是线性化功率放大器技术研究的开端。

但那时主要是从器件本身的角度来提高功率放大器的线性度，所研究的功率放大器频率也较低。

随着通信技术的飞速发展，以下一些原因促使线性化功率放大器技术得到广泛研究并迅速发展：1）早期的移动通信采用恒包络调制方式与单载波传输覆盖，对于功率放大器的线性要求并不高；而进入21世纪，无线通信的飞速发展和宽带通信业务的开展，通信频段变得越来越拥挤，为了在有限的频谱范围内容纳更多的通信信道，要求采用频谱利用率更高的传输技术与复杂调制模式；因此线性调制技术如QAM ( Quadrature Amplitude Modulation )、QPSK ( Quadrature Phase Shift Keying)等在现代无线通信系统中被广泛采用。

但对于包络变化的线性调制技术，发射机系统会产生较大的失真分量，从而对传输信道或邻道产生不同程度的干扰，因此必须采用线性化的发射机系统。

射频功率放大器是发射机系统中非线性最强的器件，特别是为了提高功率效率，射频功放基本工作在非线性状态，因此线性化功率放大器设计技术己成为线性化发射机系统的关键技术；2）简单的功率回退技术不能满足现代系统要求：简单的功率回退技术虽然能获得较好的线性，但是由于器件本身的原因，纵使再深的回退，也无法达到很高的线性水平，满足不了系统的高线性要求，再者，功率回退技术使得电源利用率很低，一般仅为5%，会产生导致终端自主时间过短、基站热管理等一系列问题；3）多载波调制技术的逐渐采用要求线性化的功率放大器：以OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing)为代表的多载波调制技术具有高传输速率、不需均衡等明显优点，己为许多标准如802. 11, HDTV ( High Definition Television )、4G LTE等所采用。

放大器的非线性

放大器的非线性

v sf = (1 + Av 0 Fv )v s
原理
进一步化简可得到：
Av 0 Dv D h v of = Av 0 v s + 1 + Av 0 Fv
由上式可以看出负反馈作用使放大器输出信 号中的谐波成分减小了，若以DF表示，则 有： D DF = 1 + Av 0 Fv 上式说明负反馈放大器非线性失真比无反馈 放大器减小了（1＋Av0Fv）倍。
单级放大器的非线性
管子特性引起的非线性
以带电阻负载共源放大器为例来说明单级放 大器的非线性，如图所示。 图中VS为M1管的直流 工作点，即栅源电压， 而vs则为输入的交流小 信号 假定输入的交流 信号，假定输入的交流 小信号为：
v s = Vm cos ωt
管子特性引起的非线性
根据饱和萨氏方程可计算出该放大器的漏极 电流为：
一般认为在满足 大器是线性的。 如果|Vid|<<VGS－Vth，则将上式进行 则将上式进行 简化可得：
I D1 − I D 2
3 3 ⎡ ⎤ 3Vm Vm cos(3ωt ) = g m ⎢Vm − cos ωt − g m 2⎥ 2 32 ( V − V ) 32 ( V − V ) GS th GS th ⎣ ⎦
差分电路的非线性
概述
对于差分电路，由于 VDD 输入与输出间表现出 R R 一种“奇对称”的关系， 种 奇对称 的关系， Vo 即f(－x)=－f(x)， M1 M2 所以泰勒展开式进行 Vi 简化，只有奇次项， IS I 即输入为差分信号时 差分放大器不存在偶次谐波 从而减少了非 差分放大器不存在偶次THD）度量法：
输入信号为一个正弦信号，测量其输出端的谐 输入信号为 个正弦信号 测量其输出端的谐 波成分，对谐波成分求和，并以基频分量进行 归一化来表示，称为“总谐波失真”(THD)。 ( ) ωt代入上式中，则有： 把x(t)=Acos

微波功率放大器的非线性功率放大器的非线性

微波功率放大器的非线性功率放大器的非线性

驱动级输出匹配电路设计
整个驱动级放大电路性能
-19.40
m3
dB(S(1,2))
m1 freq=1.880GHz S(1,1)=0.014 / -96.148 impedance = Z0 * (0.997 - j0.027)
S(1,1)
m1
-19.45 -19.50
m3 freq=1.880GHz dB(S(1,2))=-19.437
S11 (RLoss)
S21 (ILoss)
S11 (VSWR)
Desired Zin 50.00 ZLoad 16.42 - j46.48
1.10 1.05 1.00 1.86 1.87 1.88 1.89 1.90
|S11|^2
1.80
1.82
1.84
1.86
Frequency (GHz) S11, Zin
M1
1.88
B
1.90 1.92 1.94 1.96 1.98 2.00
F: Frequency 1: Input Port 2: Output Port Zin: Input Impedance ZLoad: Load Impedance
Note: Change/Worst A->B provides performance over the range from marker A to B. T he change of F is given, and the worst case S-parameter values are given.
增益压缩
饱和输出功率：

输入功率达到某一值时，再加大不会改变输出功率 的大小。
1 dB压缩点输出功率

电子线路(非线性部分)第五版第一章 功率放大器

电子线路(非线性部分)第五版第一章 功率放大器

iL ＝ ic1-ic2= Icmsinωt

相应产生的电压
vL ＝ Vcmsinωt = RLIcmsinωt
2 ' 负载功率： PL =Po = VcmIcm /2 I cm RL /2 电源提供的总功率： PD = PD1＋PD2 =2VCCIC0 = 2VCCIcm/π 1 Vcc 2 令电源电压利用系数为： Vcm / Vcc Pomax 2 RL
注意：在乙类推挽功率放大器中，PC的最大值既不
出现在ξ=0即静止状态，也不出现在ξ=1即最大输出 状态。因为ξ小时，虽然Po小，但PD也小，结果PC小； C 反之，ξ接近1时，虽然PD大，但 也高。 PD中大部 分转化为Po，结果PC也较小。 安全工作的条件： vCEmax≈2 VCC< V(BR)CEO iCmax= Icm≈ VCC/RL < ICM PC1max = PC2max = 0.2 PLomax <PCM 同时动态点不能超过二次击穿限定的安全区
1.1.2 电源变换电路



将电源能量进行特定方式的变换 AC-DC：把交流电变成直流电 整流器； DC-DC：把一种数值的直流电变成另一种数值或者 极性的直流电 斩波器； DC-AC：把直流电能变成不同幅值，频率的交流电 逆变器； AC-AC：把50Hz交流电变成不同幅值，频率的交流 电 变换器； 它们同样要求选择合适的功率器件，并具有很高的 效率。
1 PD 2 1 PL 2
1 PC 2

2
0
VCCiC dt VCC I CQ


2
0
1 2 1 i RL dt I RL I cm RL VCEQ I CQ Vcm I cm 2 2

放大器的非线性失真

放大器的非线性失真

放大器的非线性失真放大器是电子设备中非常重要的一个组件，其主要功能是将输入信号放大到更大的幅度。

然而，放大器并非完美，可能会引入一些非线性失真。

非线性失真是指输出信号的波形不同于输入信号的波形。

这是由于放大器的非线性特性导致的。

在放大器中，输入信号经过放大后，通过输出。

然而，由于电子元件本身的限制，例如晶体管和功率放大器，放大器输出信号可能会有所改变。

在放大器中，主要的非线性失真包括谐波失真和交叉失真。

谐波失真是指输出信号中存在放大倍数倍数的谐波。

例如，在音频放大器中，输入信号通常是一个正弦波。

然而，由于非线性特性，放大器的输出信号可能会包含原始信号的倍数倍数的谐波，如二次谐波（2倍频）、三次谐波（3倍频）等。

这些谐波信号可能会影响到音频的质量和听觉体验。

交叉失真是指输出信号中存在于不同频率信号之间的非线性交叉成分。

例如，在无线电通信中，多个信号可能同时进入放大器，如果放大器的非线性特性导致不同频率信号之间相互干扰，就会产生交叉失真。

这种失真会降低信号的清晰度和准确性。

为了减少非线性失真，可以采取一些措施。

其中一种方法是使用负反馈。

负反馈是在放大器的输出和输入之间引入一个反馈回路，将一部分输出信号作为输入信号的补偿。

这样可以减少放大器输出信号的非线性失真。

此外，还可以采用线性化技术，如预失真。

预失真在输入信号之前对其进行处理，以补偿放大器的非线性特性。

这样可以改善放大器的线性度，减少非线性失真。

总之，放大器在工作过程中可能会引入非线性失真，如谐波失真和交叉失真。

为了减少这些失真，可以采取一些方法，如负反馈和预失真技术。

通过这些措施，可以提高放大器的线性度，提供更清晰、准确的输出信号。

当今，放大器在电子设备中的应用范围非常广泛，涵盖了从音响系统到通信设备等多个领域。

然而，尽管现代放大器已经越来越先进，但非线性失真仍然是一个不可避免的问题。

首先，让我们深入了解谐波失真。

在放大器系统中，谐波失真是一种主要的非线性失真形式，它指的是输出信号中存在于输入信号频率的倍数倍频的谐波。

基于双频测试的功率放大器非线性特性研究

基于双频测试的功率放大器非线性特性研究

基于双频测试的功率放大器非线性特性研究随着通信技术的不断发展，功率放大器作为无线通信系统中的关键部件，扮演着至关重要的角色。

功率放大器的线性特性是评估其性能的重要指标之一，而功率放大器的非线性特性则直接影响着系统的工作效果。

研究功率放大器的非线性特性对于提高通信系统的性能具有重要意义。

双频测试，即通过同时输入两个不同频率的信号来测试功率放大器的非线性特性，是一种有效的研究方法。

通过双频测试可以直观地观察到功率放大器输出信号的非线性失真情况，从而深入了解功率放大器的非线性特性，为进一步提高其性能提供重要参考。

在本文中，我们将重点介绍基于双频测试的功率放大器非线性特性研究。

我们将简要介绍功率放大器的非线性特性及其对通信系统的影响。

然后，我们将详细介绍双频测试方法及其在研究功率放大器非线性特性中的应用。

我们将结合实际案例，对双频测试方法进行验证，并分析实验结果，以期为功率放大器的非线性特性研究提供一定的参考价值。

1. 功率放大器的非线性特性及其影响功率放大器作为通信系统中的核心组件，其主要作用是将输入信号的功率放大到足够的水平，以保证信号在传输过程中不会因为损耗而导致信号衰减。

由于功率放大器本身的物理特性，其输出信号往往会存在一定的非线性失真。

功率放大器的非线性特性会导致输出信号产生谐波和交调等失真成分，进而影响系统的工作效果。

非线性失真会使得系统的信号传输产生色散、交叉调制等问题，影响通信系统的传输质量和信号覆盖范围。

研究功率放大器的非线性特性，准确评估其非线性失真程度，对于提高通信系统的性能至关重要。

2. 双频测试方法及其应用3. 实际案例验证与分析进一步分析实验结果发现，通过双频测试方法可以有效地研究功率放大器的非线性特性，得到的非线性特性参数与实际工作情况相吻合度较高，验证了双频测试方法在功率放大器非线性特性研究中的可行性和有效性。

基于双频测试的功率放大器非线性特性研究

基于双频测试的功率放大器非线性特性研究

基于双频测试的功率放大器非线性特性研究功率放大器是无线通信系统中的重要组件，其性能直接影响到系统的传输质量和容量。

传统的功率放大器设计主要关注其线性增益特性，但在实际应用中，功率放大器的非线性特性往往成为制约性能的主要因素。

研究功率放大器的非线性特性具有重要的理论和应用价值。

基于双频测试的功率放大器非线性特性研究方法是一种常用的手段。

该方法通过在输入信号上施加两个不同频率的连续波，利用功率放大器对输入信号的非线性扭曲造成的交叉项进行测量和分析，进而得到功率放大器的非线性参数。

该方法具有测试简单、结构清晰、数据处理方便等优点，因此被广泛应用于功率放大器的非线性特性研究中。

在研究中，首先需要建立功率放大器的非线性模型。

根据理论分析，功率放大器的非线性特性主要来自于其输入输出特性的非线性和内部电路元件的非线性。

可以通过电路仿真和测量分析来得到功率放大器的非线性模型。

在电路仿真中，使用电磁仿真软件如ADS、CST等来建立功率放大器的电路模型，并利用所得到的模型对功率放大器的非线性特性进行分析。

在测量分析中，可以使用网络分析仪、功率计等设备对功率放大器进行实际测量，并通过数据处理来得到功率放大器的非线性特性。

在双频测试中，首先需要选择适合的频率组合，一般选择两个频率之间的整数倍关系，如1 GHz和2 GHz。

接着在这两个频率上施加连续波信号，并将输出信号进行功率谐波分析。

通过对功率谐波的分析，可以得到功率放大器的非线性参数，如互调失真、截止失真等。

还可以通过改变输入信号的幅度、相位等参数，来考察功率放大器的非线性特性对不同输入信号的响应。

双频测试方法在功率放大器非线性特性研究中具有广泛的应用。

通过该方法，可以对功率放大器的非线性特性进行评估，为功率放大器的设计和优化提供了科学依据。

双频测试方法还可以用于功率放大器故障诊断和性能监测，提高系统的可靠性和稳定性。

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