射频小信号放大器电路设计

射

频

课

程

设

技

论

文

院系：电气信息工程学院

班级：电信2班

姓名：贾珂

学号：541101030211

1射频小信号放大器 概述

射频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，所谓小信号,一是信号幅度足够小,使得所有有源器件(晶体三极管,场效应管或IC)都可采用二端口Y参数或线性等效电路来模型化;二是放大器的输出信号与输入信号成线性比例关系.从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。

小信号放大器的分类：按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器;

按频带分为：窄带放大器、宽带放大器;

按电路形式分为：单级放大器、多级放大器;

按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器;.

小信号谐振放大器除具有放大功能外,还具有选频功能,即具有从众多信号中选择出有用信号,滤除无用的干扰信号的能力.从这个意义上讲,高频小信号谐振放大电路又可视为集放大,选频一体,由有源放大元件和无源选频网络所组成的高频电子电路.主要用途是做接收机的高频放大器和中频放大器.

其中射频小信号调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。2电路的基本原理

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。

通信电子线路课程设计

－－高频小信号谐振放大器

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年 月 日 2 目录

一、前言………………………………………………………………3

二、电路基本原理…………………………………………………….3

三、主要性能指标及测量方法……………………………………….5

1、谐振频率………………………………………………………7

2、电压增益………………………………………………………7

3、通频带…………………………………………………………8

4、矩形系数………………………………………………………9

四、设计方案…………………………………………………………..10

1、设置静态工作点………………………………………………10

2、计算谐振回路参数……………………………………………10

3、电路图、仿真图和PCB图……………………………………11

五、电路装调与测试…………………………………………………..13

六、心得体会…………………………………………………………..14

七、参考文献…………………………………………………………...15

3 一、前言

高频调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现问题是自激震荡，同时频率选择和各级建阻抗匹配也恶化你难实现。

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《射频电路设计》课程教学大纲

课程代码：0806608027

课程名称：射频电路设计

英文名称：Radio-frequency(RF) Circuit Design

总 学 时：48 讲课学时：34 实验学时：14 上机学时： 课外学时：

学 分：3

适用对象：电子信息工程专业本科四年制学生

先修课程：《模拟电子技术》、《高频电子线路》

一、课程性质、目的和任务

本课程是电子信息工程专业的一门实用性很强的专业课。本课程将运用大量的图解和实例，为学生讲解传输线原理、线性网络的匹配、滤波电路的设计、射频放大器等有源电路的设计，旨在使该专业的学生学习并掌握射频电路的基本概念以及射频电子线路设计原理等方面的知识。为学生今后从事相关专业的工作，打下良好的基础。

二、教学基本要求

射频电路设计内容涵盖频率为30MHz至4 GHz范围的电路设计，通过本课程的学习使学生能掌握采用分布参数等效电路进行射频电路的设计原理及方法，除了匹配及滤波等无源电路外，还要掌握线性有源网络和非线性有源网络的设计。

三、教学内容及要求

1、射频电路设计基础

教学内容：

①射频电路的基本概念、应用领域与设计特点

②波传播中的基本概念，传输线理论

③二端口RF/微波网络的电路表示

④基于S参数的分析方法。

教学要求：

①理解射频电路和低频电路的区别

②掌握基于S参数的分析方法

2、无源电路设计

教学内容：

①Smith 圆图及其应用

②匹配网络的设计

③滤波电路的设计

教学要求：

①掌握用Smith圆图进行匹配设计的基本方法

②掌握滤波电路的设计方法

3、有源网络的线性和非线性设计

教学内容：

①有源网络中的稳定性及其分析 ②有源网络的噪声及其模型

③放大器的增益

④射频放大器的小信号设计

⑤射频放大器的大信号设计

⑥射频振荡器的设计

⑦射频检波器和混频器的设计