最新33射频功率放大器电路设计实例汇总
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第6期2021年3月No.6March,20210 引言功率放大器作为现代电子微波系统的最末端,在迅猛发展的移动通信事业中越发凸显了其必不可少、不可替代的重要性。
功率放大器发展至今,广泛应用在各类通信领域,诸如手机、雷达、电台、干扰机等无线通信系统。
当前随着软件无线电技术的广泛运用,系统对功率放大器的带宽和输出功率提出了越来越高的要求,使得超宽带、大功率、高效率、高线性度的功率放大器应用前景极为广阔[1]。
本文以实际项目中用于电台的功率放大器设计为实例,集中讨论了宽带功放极间匹配设计过程。
主要设计指标要求为:(1)工作频段(Freq )为30~512 MHz ;(2)输出功率(Pout )≥80 W ;(3)效率(η)≥35%;(4)双音频率间隔200 kHz 时,三阶互调失真 (IMD3)≤-28 dBc 。
针对这些指标要求,采用两级功放管级联,设计了输入、级间和输出匹配网络,制作了宽带功放,具备高输出功率、高线性度、高效率以及小型化等特点。
1 电路设计一般情况下,针对多级功率放大器的设计方法是使每一级功率管输入、输出都匹配到50Ω,中间再加上一个π型网络,衰减部分射频信号以防止自激,最后级联组成多级放大器。
这样输入、输出分别需要同轴巴伦来完成宽带匹配。
这样的优势是每一级自成一体,方便调试,维修等也方便;同样的,其劣势也很明显,这样极大地限制了电路布局空间的小型化,同时级联时容易自激(一般选择添加π型电阻网络,衰减射频信号来解决自激),这样降低了放大器的输出功率和效率。
本两级宽带功率放大器设计在传统的宽带匹配电路基础上,保留驱动级功率管的输入匹配电路和末级功率管输出匹配电路,在驱动级功率管的输出处和末级功率管的输入处设计两级功放极间匹配所需要的阻抗变换。
通过使用同轴巴伦所用同轴电缆的阻抗和铁氧体磁芯,结合集总元件使这种极间匹配努力在全频带内实现最佳匹配。
横向扩散金属氧化物半导体场效应管(LDMOS )作为一种性价比很高的器件,自20世纪80年代应用以来一直在通信系统的固态功放中起着主导作用。
《基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》篇一一、引言随着无线通信技术的不断发展,射频功率放大器(RF Power Amplifier, 简称PA)作为无线通信系统中的关键组件,其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。
因此,设计一款高性能的射频功率放大器显得尤为重要。
本文将介绍一种基于ADS(Advanced Design System)的射频功率放大器设计与仿真方法,以期为相关领域的研究人员和工程师提供一定的参考。
二、设计原理与方案1. 设计原理射频功率放大器的主要功能是将低功率的射频信号放大到适合传输的功率水平。
设计过程中需考虑的主要因素包括放大器的增益、效率、线性度以及稳定性等。
基于ADS的设计方法主要利用ADS软件进行电路仿真,通过优化电路参数,以达到设计目标。
2. 设计方案本文提出的设计方案主要包括以下几个步骤:(1)确定设计指标:根据系统需求,确定射频功率放大器的设计指标,如工作频率、增益、输出功率、效率等。
(2)选择器件:根据设计指标,选择合适的晶体管、电容、电感等器件。
(3)电路设计:利用ADS软件进行电路仿真,通过优化电路参数,以达到设计目标。
(4)仿真验证:对设计好的电路进行仿真验证,检查是否满足设计指标。
三、基于ADS的仿真过程1. 建立模型:在ADS软件中,根据选定的器件建立电路模型。
2. 参数设置:设置仿真参数,如工作频率、输入功率、负载阻抗等。
3. 仿真分析:进行电路仿真,分析放大器的增益、效率、线性度等性能指标。
4. 优化设计:根据仿真结果,对电路参数进行优化,以提高放大器的性能。
四、仿真结果与分析经过仿真验证,本文设计的射频功率放大器在以下几个方面表现出色:1. 增益:放大器的增益达到了设计要求,且在工作频率范围内保持稳定。
2. 效率:放大器的效率较高,达到了预期目标,有效提高了能量的利用率。
3. 线性度:放大器的线性度良好,输出信号失真较小,满足系统需求。
4. 稳定性:放大器在工作过程中表现出良好的稳定性,没有出现自激振荡等问题。
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。
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。
射频电路中pa电路1.引言1.1 概述射频电路中的功率放大器(PA)电路在无线通信系统中起着至关重要的作用。
射频电路是一种特殊的电路,用于处理无线通信中的高频信号。
PA电路作为射频电路中的关键组成部分,主要负责将输入信号的功率放大到足够的水平,以便保证信号能够被传输或发送给接收端。
在无线通信系统中,信号往往需要经过一定的传输距离,因此信号在传输过程中会衰减。
为了弥补信号衰减带来的损失,需要使用功率放大器来增加信号的功率。
PA电路的主要功能就是将输入信号的能量转化为输出信号的能量,并向输出负载传递足够的功率。
基于不同的应用需求和技术约束,PA电路有多种不同的设计方案。
根据功率放大器的工作方式,可以将其分为线性功率放大器和非线性功率放大器。
线性功率放大器在保持信号波形完整性和减小失真方面具有较好的性能,因此在无线通信系统中得到广泛应用。
而非线性功率放大器则在功率转换效率方面具有较高的优势,适用于一些功率要求较高的应用场景。
PA电路的设计和优化是射频电路设计的重要内容,涉及到多个参数的选择和调整。
通过选择合适的功率放大器类型、匹配网络和功率传输线等组成部分,并进行适当的调试和测试,可以实现对信号的高效放大和传输。
本文将详细介绍PA电路的基本原理和工作方式,以及其在无线通信系统中的重要性。
同时,还将探讨PA电路未来的发展方向和挑战。
最后,通过对PA电路的研究和应用,将为无线通信技术的发展做出积极的贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:文章结构是指文章的整体框架和组织方式,它将整个文章划分为不同的部分,使读者能够清晰地理解和掌握文章的内容。
本文将按照如下结构展开:第一部分为引言部分,主要介绍本文的主题和背景,包括射频电路中PA电路的基本概念和作用,以及文章的目的和意义。
通过引言部分,读者能够初步了解PA电路在射频电路中的重要性,并对本文的内容产生兴趣和需求。
第二部分为正文部分,主要分为两个小节。
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。