射频功率放大器电路设计实例

具有调幅到调相（AMPM）补偿的射频功率放大器的制作方法射频功率放大器是无线电传输中至关紧要的器件，尤其广泛应用于通信、雷达和卫星等领域。

射频功率放大器可将低功率信号放大成为高功率信号，为无线电传输供给强有力的保障和支持。

本文将介绍一种具有调幅到调相（AMPM）补偿功能的射频功率放大器的制作方法。

一、理论介绍1. 调幅到调相（AMPM）调幅到调相（AMPM）是指信号在放大过程中，由于非线性特性引起的模拟幅度调制信号被转换为模拟相位变化信号的过程。

在射频放大器中，非线性元件会产生非线性失真，使得信号的幅度和相位发生变化。

当信号通过非线性元件时，其幅度和相位的变化比例是不相同的。

因此，调幅到调相（AMPM）失真是由信号通过非线性元件引起的，这对于对信号质量要求较高的应用来说是特别不利的。

2. 补偿方法针对调幅到调相（AMPM）失真问题，在射频功率放大器中使用特别的电路来弥补失真是一种解决方法。

通过对放大器的输入信号进行增益和相位的调整，可以除去失真过程中的非线性响应，从而获得更好的信号质量和精准的输出功率。

调幅到调相（AMPM）补偿可以提高放大器的线性度、带宽和输出功率，使得信号能够更好地传输，并且可以帮忙降低系统的总成本和多而杂度。

二、制作方法1. 设计电路为了制作具有调幅到调相（AMPM）补偿功能的射频功率放大器，我们需要设计一个特别的电路。

此电路需要使用特定信号源、功率放大器和调制器等构成，实在设计方法如下：(1) 选择信号源：我们可以选择一个具有高动态范围和高频率稳定性的信号源，如微波信号源或信号发生器等。

(2) 选择功率放大器：我们需要选择一个具有高功率输出和低失真的射频功率放大器，以确保信号能够经过放大器时获得高质量的输出信号。

(3) 选择调制器：我们需要选择一个具有高幅度和相位调整范围的调制器，以便能够调整信号的幅度和相位，以实现调幅到调相（AMPM）补偿功能。

2. PCB制作完成电路设计后，我们需要将电路制作在PCB板上。

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。

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。

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，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中。

双向功率放大器的设计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输入端最小输入功率门限：<?15dB m具有收发指示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。

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PA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 开关切换到LNA通路，PA通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。

下面介绍重点部位的设计：发射功率放大（PA）电路发射功率放大电路的作用是将无线收发器输入功率放大以达到期望输出功率。

此处选择单片微波集成电路（MMIC）作为功率放大器件，并采用两级级联的方式来同时达到最大输出功率与增益的要求。

前级功率放大芯片选择RFMD公司的RF5189，该芯片主要应用在IEEE802.11b WLAN、2.4GHz ISM频段商用及消费类电子、无线局域网系统、扩频与MMDS 系统等等。

干货DIY射频功率放大器——记录了全部过程EEWorld电子资讯犀利解读技术干货每日更新好久没有写帖子了，最近不是出差就是上班，时间太赶了，没有静下心来写一篇帖子。

前段时间正赶上有个客户找我帮忙坐台功放，也算是忙里偷闲吧。

咱们说干就干，平时肯定是没时间的，还得要拖到周六。

客户给我的技术指标，我大概的整理了下：我也给他出了个方案，如上图这样，主要就是用一级功放管来实现就完全可以做到了。

接下来就是设计电路，画PCB，末级功放我采用的比较老的管子，MRF9045。

这个管子虽然比较老了，但是很好用，我很喜欢用这个管子。

电路图我就不公布了，就是PDF里面给的典型电路，我把版图贴出来。

我自己又在里面做了一级拖动，可以在0DBM输入输出到30W。

客户不需要，就无视，直接短接过去就可以了。

输出做了个环行器，避免输出口开路，损坏功放管。

在这里顺便问下，还有多少人在用protel99se画pcb。

我一直在用，哈哈哈~板子设计好了，下面就是画结构了，采用CAD，我画的不规范，因为没人教过，完全自学，能看懂就OK。

本来是打算发出去机加工的，厂家报价200每个，打样的价格。

由于客户目前需要1台，我算了算不划算，决定自己加工。

说干就干，等到周六早上起来就开始加工。

我的雕刻机搞起，控制软件采用mach3。

开料。

6061铝，雕刻机还是不行呀，太慢了，而且还不可以换刀，只好用一个刀慢慢的啃吧。

进过2个多小时，雏形终于出来了下面就是打孔攻丝，由于手里没有1.6mm的小铣刀，只好自己定位，用钻头开孔了。

还有侧面的TNC接头孔，慢慢的找定位。

盒子好了，还差上面的盖板，再找块2mm的铝板雕刻机切一个上盖板。

这里我找了下，手里有个2mm 的铣刀，刚刚好。

经过10多分钟，盖板也搞定了。

展示下最终成品。

自己手工打造的，还是挺满足的。

结构部分，到此结束，下面就是焊接，安装调试。

焊接，我早就焊好了，按装到盒子里面，调试。

用网分，测试902——928MHz的带内平坦度，还是蛮平的，但是这是小信号，不是最终的结果，仅供参考。