第二章 射频功率放大器A

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。

射频功率放大器射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。

在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。

为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。

目录一、什么是射频功率放大器二、射频功率放大器技术指标三、射频功率放大器功能介绍四、射频功率放大器的工作原理五、射频放大器的芯片六、射频功率放大器的技术参数七、射频放大器的功率参数八、射频功率放大器组成结构九、射频功率放大器的种类正文一、什么是射频功率放大器射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。

射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。

除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。

射频功率放大器是对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题作综合考虑的电子电路。

在发射系统中，射频功率放大器输出功率的范围可以小至mW，大至数kW，但是这是指末级功率放大器的输出功率。

为了实现大功率输出，末前级就必须要有足够高的激励功率电平。

射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，是研究射频功率放大器的关键。

而对功率晶体管的要求，主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗等参数。

为了实现有效的能量传输，天线和放大器之间需要采用阻抗匹配网络。

二、射频功率放大器技术指标1、工作频率范围一般来讲，是指放大器的线性工作频率范围。

如果频率从DC开始，则认为放大器是直流放大器。

2、增益工作增益是衡量放大器放大能力的主要指标。

增益的定义是放大器输出端口传送到负载的功率与信号源实际传送到放大器输入端口的功率之比。

增益平坦度，是指在一定温度下，整个工作频带范围内放大器增益的变化范围，也是放大器的一个主要指标。

3、输出功率和1dB压缩点(P1dB)当输入功率超过一定量值后，晶体管的增益开始下降，最终结果是输出功率达到饱和。

情况说明
产品名称：半导体器件测试系统
税号:9030820000
报关单号:010120151015529312
一、进口产品整体情况说明
PAx-ac型的半导体器件测试系统针对不同的半导体器件开发的测试程序，测试半导体器件的各项功能是否合格，如测试数字器件在特定向量下是否工作正常；或者测试射频器件的直流、功率、调变功率、最大功率、信号衰减度是否合格。

如下图所示，该系统主要包括测试主机、测试头及支架、计算机三个部分，其中本次进口的部分为测试主机、测试头及支架，计算机从国内采购。

计算机
二、关于被测样品的说明
射频功率放大器，即将输入的内容加以放大并输出。

输入和输出的内容，我们称之为“信号”，往往表示为电压或功率。

射频功率放大器(PA)用于将收发器输出的射频信号放大。

功率放大器领域
是一个独立的领域，也是手机里无法集成化的元件，同时这也是手机中最重要的
元件，手机性能、占位面积、通话质量、手机强度、电池续航能力都由功率放大
器决定。

射频功率放大器（RF PA）是各种无线发射机的重要组成部分。

在发射机
的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放
大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈
送到天线上辐射出去。

为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大
器。

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。

射频功率放大器的工作原理
功率放大器又称为放大器，是一种电子元件，可将信号的功率放大，一般指交流电的功率放大。

由于其输出功率大，输出功率的大小取决于器件的阻抗和负载。

通过选择合适的参数可在输出端得到较高的输出功率。

射频功率放大器是一种具有多功能的电子设备，其主要作用是放大信号，具有增益高、线性度好、效率高等优点，在现代通信中得到了广泛应用。

在发射机系统中，射频功率放大器是用来提高发射机输出信号的功率和放大所需电压；在接收机系统中，射频功率放大器是用来提高接收机输出信号的功率和放大所需电压。

射频功率放大器一般是由带通滤波器、匹配网络、功放电路、控制器和电源五部分组成。

通常采用全波仿真软件进行仿真分析。

电路中有一个或多个放大器构成。

通常情况下，一个放大器通常由两个晶体管构成，每个晶体管有四个极（四个发射极），一个
与直流偏置电压相连的电源和一个与负载相连的输出级（图1）。

另外两个晶体管则与输入级和输出级相连。

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基本概念射频功率放大器(RF PA)就是发射系统中得主要部分,其重要性不言而喻。

在发射机得前级电路中,调制振荡电路所产生得射频信号功率很小,需要经过一系列得放大(缓冲级、中间放大级、末级功率放大级)获得足够得射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。

为了获得足够大得射频输出功率,必须采用射频功率放大器。

在调制器产生射频信号后,射频已调信号就由RF PA将它放大到足够功率,经匹配网络,再由天线发射出去。

放大器得功能,即将输入得内容加以放大并输出。

输入与输出得内容,我们称之为“信号”,往往表示为电压或功率。

对于放大器这样一个“系统”来说,它得“贡献”就就是将其所“吸收”得东西提升一定得水平,并向外界“输出”。

如果放大器能够有好得性能,那么它就可以贡献更多,这才体现出它自身得“价值”。

如果放大器存在着一定得问题,那么在开始工作或者工作了一段时间之后,不但不能再提供任何“贡献”,反而有可能出现一些不期然得“震荡”,这种“震荡”对于外界还就是放大器自身,都就是灾难性得。

射频功率放大器得主要技术指标就是输出功率与效率,如何提高输出功率与效率,就是射频功率放大器设计目标得核心。

通常在射频功率放大器中,可以用LC谐振回路选出基频或某次谐波,实现不失真放大。

除此之外,输出中得谐波分量还应该尽可能地小,以避免对其她频道产生干扰。

分类根据工作状态得不同,功率放大器分类如下:传统线性功率放大器得工作频率很高,但相对频带较窄,射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。

射频功率放大器可以按照电流导通角得不同,分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三类工作状态。

甲类放大器电流得导通角为360°,适用于小信号低功率放大,乙类放大器电流得导通角等于180°,丙类放大器电流得导通角则小于180°。

乙类与丙类都适用于大功率工作状态,丙类工作状态得输出功率与效率就是三种工作状态中最高得。

射频功率放大器大多工作于丙类,但丙类放大器得电流波形失真太大,只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。