高效率线性功率放大器设计

用于UHF RFID的功率放大器设计摘要：功率放大器是UHF RFID系统的重要模块，也是RFID系统中功耗最大的器件。

本文采用TSMC0.18rf CMOS工艺，设计了一款用于RFID的线性功率放大器。

在915 MHz频段，最大输出功率为17.8 dBm，饱和效率达到了40%，输出1 dB压缩点（P1dB）为15.4 dBm，其小信号增益达到了28.7 dB。

关键词： RFID；CMOS功率放大器；1dB压缩点；小信号增益；PAE1 RFID系统与PA 近年来，无线通信技术得到了迅速发展。

射频识别RFID（Radio Frequency Identification）作为一种新兴的自动化识别技术已经广泛应用于物流管理、门禁管理等多个领域，有广泛的应用前景和巨大的市场价值。

其基本原理是利用射频信号的反射传输，实现读写器与标签之间的通信[1]。

一个典型的RFID系统包括读写器、标签、后台计算机等[2]，功率放大器是RFID系统的最后一级，它负责将基带电路传送来的调制信号放大，然后通过天线发射出去。

由于功率放大器存在非线性失真等非理想因素，而且是系统中功耗最大的器件，故必须仔细设计,以免影响发射信号质量。

目前功率放大器市场上较为流行的工艺是砷化镓（GaAs）工艺，它具有良好的高频特性，但价格昂贵。

随着便携式设备的广泛应用，低压、低成本、高效率IC(Integrated Circuit)成为技术研究的重点。

现今CMOS工艺的截止频率能达到100 GHz以上，显示了良好的高频特性。

而其工艺简单、价格便宜、易于与其他模块集成的特点，也使得CMOS功率放大器得到了广泛的研究和应用，现在已经有研究人员设计了60 GHz的功率放大器[3，4]。

本文采用台积电的CMOS工艺(TSMC0.18rf)，实现了一款用于RFID读写器的功率放大器，工作频段为902 MHz～928 MHz。

系统采用幅移键控调制方式（ASK），为了保证线性度，同时兼顾效率，故放大器工作在AB类。

什么是功率放大器的线性度功率放大器的线性度是指在输入信号发生变化时，输出信号与输入信号之间的关系是否保持线性。

在功率放大器中，线性度是一项非常重要的指标，它反映了放大器在工作过程中是否能够准确地放大信号而不引入失真。

为了更好地理解功率放大器的线性度，首先需要了解功率放大器的基本工作原理。

功率放大器是一种电子器件，用于将较小的输入信号放大为较大的输出信号。

它通常由若干个晶体管或其他半导体器件构成，通过改变输入信号的幅度，实现信号的放大。

但是，在实际应用中，放大器会受到各种因素的影响，例如输入信号的频率、幅度变化以及放大器自身的非线性特性等。

这些因素会导致输出信号与输入信号之间的关系变得非线性，进而引入失真。

失真会导致输出信号的波形发生变形，信号的频谱发生扭曲，最终影响到信号的质量和准确性。

为了描述功率放大器的线性度，通常使用一种被称为“瞬时线性度”的参数。

瞬时线性度衡量了放大器在瞬时时间内的线性特性，可以通过输入输出波形进行测量和评估。

当输入信号为正弦波时，瞬时线性度可以通过测量输出信号的谐波失真程度来确定。

在实际应用中，为了提高功率放大器的线性度，可以采取多种措施。

一种常见的方法是使用反馈技术。

反馈技术利用放大器的一部分输出信号与输入信号进行比较，通过调节反馈网络的参数，可以抑制非线性失真，提高放大器的线性度。

此外，选择合适的放大器类型也对提高线性度非常重要。

例如，A 类功率放大器具有良好的线性特性，但效率相对较低；而AB类功率放大器在一定程度上可以平衡线性度和效率的要求。

总结起来，功率放大器的线性度是指在输入信号发生变化时，输出信号与输入信号之间的关系是否保持线性。

线性度的好坏直接影响到功率放大器的工作质量和性能。

为了提高线性度，可以采取反馈技术和选择适当的放大器类型等措施。

通过合理的设计和优化，可以实现更高的线性度，提供更准确、高质量的放大信号。

A gilentM easurementF orumPage 1利用ADS进行功率放大器设计及线性化半实物仿真A gilentM easurementF orum日程安排•功放模型•功放匹配阻抗确定•具体匹配电路实现•电磁效应仿真•使用调制信号进行激励•半实物DPD 仿真•总结Page 2A gilentM easurementF orum功放模型Page 3在能够获得厂商模型的前提下，功率放大器仿真可以获得和实测非常接近的结果。

但目前能够获得的模型主要为民用频段的放大器管芯。

A gilentM easurementF orum从功放厂商网站下载模型Page 4A gilentM easurementF orum1st, Sep 2008Page 5使用模型进行功放仿真电路版图ADS 仿真环境设置功放型号：6S19100功率: 34WA gilentM easurementF orumPage 6测试数据(Measurement results)ADS 仿真数据(Sim results)差异是因为滤波网络的电容具体位置不一致、板材加工精度、元器件误差、实际测试引入误差（半钢电缆的插损、SMA 接头插损、接头和微带线的不匹配等）等导致。

基本一致功放测试/仿真比对A gilentM easurement 厂商不提供模型怎么办？F orum针对MA/COM等军用放大器生产厂商，通常不能拿到管芯模型，设计师只能依据S参数、厂商提供点频阻抗进行设计，仿真意义不大。

Page 7A gilentM easurement 功率放大器X参数提取F orumPage 8A gilentM easurementF orumX 参数导入及建模Page 9在ADS2009之后，使用插件可以将NVNA测得的X参数导入ADS，并自动生成PHD模型供仿真使用。

A gilentM easurementF orumPHD 模型调用Page 10可以从模型库中调用生成的PHD模型用于仿真。

高频功率放大器设计高频功率放大器是一种用于增加高频信号功率输出的电子设备，主要应用于通信、雷达、无线电、电视和音频等领域。

设计高频功率放大器需要考虑功率放大、频率响应、线性度等因素，下面我将详细介绍高频功率放大器的设计步骤。

首先，设计高频功率放大器需要确定所需的功率输出范围。

根据应用要求，可以计算出所需的输出功率，并根据这个值来选择合适的功率放大器类型，如B级、C级或D级等。

其次，选择合适的放大器架构。

目前常用的高频功率放大器架构有共射极、共基极和共集极，根据具体的应用需求选择适合的架构。

然后，根据设定的频率范围来选择合适的放大器工作频带。

高频功率放大器的频率响应是一个非常重要的指标，需要保证在所需的频率范围内具有良好的线性度和稳定性。

接下来，设计放大器的输入和输出匹配网络。

输入和输出匹配网络需要根据放大器的输入和输出特性来设计，以实现最大功率传输和防止信号的反射。

然后，根据应用需求选择合适的功率管或晶体管。

功率管或晶体管的选择需要考虑其工作频率、输出功率和效率等因素，同时要注意功率管或晶体管的稳定性和可靠性。

在设计过程中需要进行仿真和测试。

使用电磁仿真软件可以模拟和分析放大器的性能，如增益、幅度、相位等。

同时，还需要进行实际的电路板制作和搭建实验平台，进行实际的测试和调试工作。

最后，对设计的高频功率放大器进行优化和改进。

根据实际测试结果，可以进一步调整电路参数和组件选择，以提高功率放大器的性能和稳定性。

总结起来，高频功率放大器设计需要考虑功率输出范围、放大器架构、频率响应、输入输出匹配网络、功率管选型等因素。

通过仿真和测试来验证设计的性能，并进行优化改进。

高频功率放大器的设计是一个复杂而重要的工作，需要结合理论知识和实践经验，才能得到满足应用需求的高性能放大器。

线性功率放大电路的工作原理功率放大电路能够在失真允许的范围内，将小功率转换为大功率输出，从而带动后继设备，本文首先介绍了一种功放的线性化技术，然后就线性功率放大电路的几种常见类型及其工作原理做了简要介绍与分析。

标签：线性功率放大电路；工作原理；类型；分析1.引言在电子线路中，放大电路是最基本的结构，它能将小信号在失真范围内转换成打信号，根据具体要求，放大电路又分为小信号放大电路和功率放大电路，本文主要讨论功率放大电路。

功率放大电路除了要保证信号基本不失真外，更多的考虑电路转换效率和大输出功率，判定一个功放电路性能的指标主要有最大输出功率Pom和转换效率η。

2.功率放大器的线性化技术2.1背景如果一个功率放大器是理想的线性放大器，就能保证输出电压是输入电压的常数倍；用公式表达为：V out（t）= G · Vin（t）这样就保证输入信号不失真地被放大了G倍，达到了理想效果。

另外，在固定频率下，输入信号与输出信号的相位差也是固定值。

但是在实际情况中放，构成放大电路的器件，例如晶体管，都具有非线性，这种非线性就导致输出电压不是输入电压的常数倍，而是一个更高阶的函数，造成了失真。

除了器件原因之外，还有单载波输出和谐波失真、输入为双因信号时的谐波和交调失真等失真情况，所以研究功率放大器的线性化技术是保证输入输出线性化，减小失真影响的必要举措。

2.2前馈线性化技术功率放大电路的线性化技术有很多，在此只简要介绍其中一种——前馈线性化技术。

2.2.1基本原理前馈法的基本原理是用两个环路分别消除载波信号和失真信号，从而达到线性化的目的。

2.2.2原理图其中，α为插损量、c为耦合量、g为各放大器增益。

要想实现最好的效果，必须保证环路的平衡。

2.2.3实现步骤原始信号经过功率分配器后分成了两路，一路经过主放大器后到达耦合器，在经过固定的衰减器后到达载波对消处，由于主放大器的非线性，导致这里的信号不但有主频信号还有交调产物；另一路信号通过延迟线1到达载波对消处，两路信号的载波就在这里对消掉。

基于GaNHEMT的功率放大器优化设计技术一、GaN HEMT技术概述随着无线通信技术的快速发展，对功率放大器（Power Amplifier, PA）的性能要求越来越高。

基于氮化镓（Gallium Nitride, GaN）的高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor, HEMT）因其优异的高频、高功率特性，成为功率放大器设计的理想选择。

GaN HEMT 技术在射频（RF）功率放大器中的应用，能够提供更高的功率密度和效率，满足现代通信系统对高性能放大器的需求。

1.1 GaN HEMT技术的核心特性GaN HEMT技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 高频率特性：GaN HEMT能够工作在更高的频率范围，满足现代通信系统对高频信号处理的需求。

- 高功率密度：GaN HEMT具有较高的功率密度，能够在较小的芯片面积上实现较大的输出功率。

- 高效率：GaN HEMT在高功率输出时仍能保持较高的效率，有助于降低系统的能耗。

- 良好的热稳定性：GaN HEMT具有较好的热稳定性，能够在高温环境下稳定工作。

1.2 GaN HEMT技术的应用场景GaN HEMT技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 移动通信基站：在4G/5G基站中，GaN HEMT技术可以用于实现高效率、高功率的射频功率放大。

- 卫星通信：GaN HEMT技术可以用于卫星通信系统中的高功率放大器，提高信号的传输距离和质量。

- 雷达系统：在雷达系统中，GaN HEMT技术可以用于实现高功率、高效率的信号发射。

- 电子战：GaN HEMT技术在电子战设备中，可以用于实现高功率的干扰和信号发射。

二、GaN HEMT功率放大器的设计GaN HEMT功率放大器的设计是一个复杂的过程，涉及到多个关键技术的选择和优化。

2.1 设计参数的确定在设计GaN HEMT功率放大器时，首先需要确定一些关键的设计参数，包括工作频率、输出功率、效率要求等。

基于ADS的功率放大器设计实例与仿真分析功率放大器是一种常见的电子设备，用于放大低功率信号到较高功率输出。

在本文中，我们将基于ADS软件对功率放大器进行设计实例和仿真分析。

设计目标：设计一个用于射频信号放大的功率放大器。

设计的功率放大器需要满足以下要求：1.工作频率范围在1GHz到2GHz之间；2.输出功率为10W，并保持高线性度。

设计流程：1.选择合适的功率放大器类型；2.搭建电路设计原型；3.仿真分析电路的性能；4.优化设计以满足要求；5.制备和测试原型电路。

选择功率放大器类型：功率放大器有多种类型，包括B级、C级和D级。

根据设计要求，我们选择D级功率放大器，因为它能够提供较高的效率和较好的线性特性。

搭建电路设计原型：使用ADS软件搭建功率放大器电路原型。

我们选择HEMT晶体管作为放大器的活性器件，并添加适当的匹配电路，并进行偏置设计。

电路包括输入匹配网络、输出匹配网络和偏置电路。

输入匹配网络用于将输入端口与源混频器或射频信号源匹配，输出匹配网络用于将输出端口与负载匹配，偏置电路用于为晶体管提供合适的工作偏置。

仿真分析电路性能：使用ADS软件进行电路的射频参数仿真。

通过检查电路的S参数和功率输出特性，可以评估电路的性能。

确认电路在给定频率范围内具有良好的回波损耗和传输系数，并且能够提供满足要求的输出功率。

优化设计：基于仿真结果，对电路进行优化设计以满足要求。

这可能涉及调整匹配电路的元件值和尺寸以提高回波损耗，以及调整偏置电路以提供更好的工作点。

制备和测试原型电路：基于优化设计的结果，制备并测试原型电路。

在测试中，记录电路的实际性能，如功率输出、功率增益和效率，并与仿真结果进行比较。

如果实际性能与设计要求相符，那么原型电路可以被认为是成功的。

通过以上设计流程，我们能够设计和优化出满足要求的功率放大器电路。

通过ADS软件的仿真和实验测试，我们可以验证电路的性能，并作出进一步的改进。

这种设计过程可以应用于其他功率放大器的设计，以满足不同的需求和应用场景。

一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器1. 引言1.1 背景介绍射频功率放大器在通信领域起着至关重要的作用，其功率放大和效率是衡量其性能的重要指标。

传统的射频功率放大器存在效率低、线性度差等问题，因此人们提出了各种改进方案来提高其性能。

Doherty功率放大器由William H. Doherty于1936年提出，是一种有效提高功率放大器效率的技术，通过分别控制主放大器和辅助放大器的工作状态，实现功率放大与效率的平衡。

本文将重点介绍高效率逆F类Doherty射频功率放大器的设计原理、性能分析及优势，并展望未来该技术的发展前景。

通过深入探讨该技术，有望为射频功率放大器的性能提升和在通信领域的广泛应用提供有力支撑。

1.2 研究意义射频功率放大器在通信系统中扮演着至关重要的角色，它的性能直接影响到整个系统的工作效果。

传统的射频功率放大器存在效率低、线性度差等问题，而高效率逆F类Doherty射频功率放大器的出现为解决这些问题提供了新的思路和方法。

研究高效率逆F类Doherty射频功率放大器的意义在于提高通信系统的能效，减少能耗，延长设备寿命，并提升通信系统的性能和可靠性。

高效率逆F类Doherty射频功率放大器还具有节省成本、减小设备尺寸等优势，对于推动通信技术的发展和应用具有重要的推动作用。

深入研究高效率逆F类Doherty 射频功率放大器的设计原理和性能分析，探讨其在实际应用中的优势和未来发展趋势，对于促进通信技术的创新和进步具有重要的意义。

2. 正文2.1 高效率射频功率放大器概述高效率射频功率放大器是一种能够有效提高功率放大器效率的技术。

传统的功率放大器在高功率输出时存在效率低、失真大等问题，而高效率射频功率放大器则能够在保持高线性度的情况下提高功率放大器的效率。

通过优化设计和结构，高效率射频功率放大器能够在低功率输出时实现高效率，而在高功率输出时也能保持较高的效率。

高效率射频功率放大器的设计需要考虑多方面因素，包括功率输出、频率范围、线性度、效率等。

大神教你高效率F类射频功率放大器的研究与设计1、引言射频功率放大器广泛应用于各种无线通信发射设备中，随着移动通讯服务的快速增长，对低耗、高效、体积小的要求也迅速增加。

众所周知，RF功放（PA）是射频传输中功率损耗最大的众多设计模块之一。

当前发展的第三代通信推动了对功放的更新，PA作为通信基站的核心部分，它的效率直接影响了整个基站的效率，因此研究解决功率放大器的效率问题成为当前研究的的热点。

F类放大器理论效率可以达到100%，所以F类功率放大器具有很好的研究前景。

2、理想F类放大器原理研究图1给出了功率放大器的基本结构，包含一个晶体管，直流源，输出匹配网络，输入匹配网络。

直流偏置作为直流源，晶体管可以是FET或者是BJT，本文以FET为例来说明。

晶体管漏极通过RF扼流圈接直流偏置电压Vd，通过输出网络匹配到50 Ohms最佳负载。

F类放大器通过在输出匹配网络用谐波振荡电路，从而在漏极负载出现对偶次谐波短路和奇次谐波开路来实现效率和输出功率的共同推进。

漏极电压由奇次谐波构成，接近方形波形。

而漏极电流包含基波和偶次谐波，近似一个半正弦波。

因为在漏极电压和电流之间没有交叠，理想效率可以达到100%。

器件漏极100%理想漏极效率的阻抗条件是：实现F类放大器的工作电压和电流波形信号，可使用奇次谐波来近似方波，偶次谐波来近似半正弦电流波形，表达式如下：其中，电压波形达到最大值和最小值的中间点的位置分别在和。

最小电压时的最大平坦度要求在偶阶导数为0。

由于，n为奇数时，奇阶导数等于0必须定义上式给出的电压波形的偶阶导数。

3、理论分析和设计方法理想F类功放表现为包含无限的协波，但是在设计中是不切实际。

电子电路中的功率放大器和线性放大器有什么区别电子电路中的放大器是一种重要的元件，能够放大信号的幅度或功率。

在电子设备中，功率放大器和线性放大器是常见的两种类型，它们在设计和应用上有着一些显著的区别。

一、功率放大器（Power Amplifier）功率放大器是用来放大电信号功率的电路，其主要功能是将输入信号的功率放大到更高的水平，以驱动负载。

功率放大器常用于需要较大功率输出的应用，如音响系统、通信设备和无线电发射等。

功率放大器的特点：1. 大功率输出：功率放大器能够提供比输入信号更高的功率输出，实现对负载的有效驱动。

2. 低失真：尽管功率放大器在功率输出上更强大，但其输出信号仍然保持较低的失真程度，使其适用于音频放大等对信号质量要求高的应用。

3. 低效率：功率放大器的功率转换效率相对较低，一部分输入功率会以热量的形式散失，使得电路整体效率不高。

二、线性放大器（Linear Amplifier）线性放大器是一种能够在输出中保持与输入信号成比例关系的放大器。

与功率放大器不同，线性放大器更注重信号的准确放大，以保持信号的线性特性。

线性放大器的特点：1. 保真度高：线性放大器能够准确放大输入信号，保持信号的线性关系，使得输出信号与输入信号之间的比例关系不受损失。

2. 较低的功率输出：相对于功率放大器，线性放大器的功率输出相对较小。

线性放大器主要用于需要保真度高的信号放大，如音频放大、测量仪器等领域。

3. 较高的效率：线性放大器的功率转换效率相对较高，能够更有效地利用输入功率。

由此可见，功率放大器和线性放大器在设计和应用上有明显的差异。

功率放大器更注重输出功率的提升，适用于需要驱动较大负载的场合。

线性放大器更注重信号的准确传输，适用于需要保真度较高的信号放大任务。

总结起来，功率放大器和线性放大器在电子电路中的作用和特点各不相同。

根据实际需求选择合适的放大器类型，能够确保电路的性能和信号质量的要求得到有效满足。

高频功率放大器的设计及仿真AbstractIn the course of "Analog Electronics"。

it is known that when the input signal is a sine wave。

amplifiers ___ of the current。

such as Class A。

Class B。

Class AB。

and Class C。

The n angle of Class A amplifier current is 360 degrees。

suitable for small signal and low power n。

___ Class B amplifier current is about 180 degrees。

the n angle of Class AB amplifier current is een 180 degrees and 360 degrees。

the n angle of Class C amplifier current is less than 180 degrees。

Class B and Class C are suitable for high power work.The output power and efficiency of Class C working state are the highest among the above-___ high-frequency power amplifiers work in Class C。

However。

the current ___ Class C amplifier is too large。

so it can only be used for ___ circuit as the load。

Since the tuning circuit has filtering ability。

功率放大电路设计目录1、课程发展史第一章放大电路的性能指标1.1 放大倍数1.2 输入电阻Ri (3) 输出电阻Ro1.3 输出电阻Ro1.4 通频带1.5 失真度1.6 频率响应1.7 音调控制范围1.8 信噪比第二章功率放大电路概述2.1 功率放大电路的特点2.2 主要技术指标2.3 功率放大电路中的晶体管2.4 功率放大电路的分析方法第三章功率放大电路的组成3.1 为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路3.2 变压器耦合功率放大电路3.3 无输出变压器的功率电路3.4 无输出电容的功率放大电路3.5 桥式推挽功率放大电路第四章互补功率放大电路4.1 OCL电路的组成及工作原理4.2 OCL电路的输出功率及效率4.3 OCL电路中晶体管的选择第五章集成功率放大电路5.1 集成功率放大电路分析5.2 集成功率放大电路的主要性能指标5.3 集成功率放大电路的应用第六章集成功率放大电路的应用6.1 放大电路的静态分析6.2 放大电路的动态图解分析6.3 三极管的低频小信号模型6.4 共射组态基本放大电路微变等效电路分析法6.5 共集组态基本放大电路6.6 共基组态基本放大电路放大电路中常见问题及答案本课题小结论心得致谢参考文献1、课程发展史模拟电子技术课程的开设近50年，每当电子科学和电子工业发展的关键时刻，教研组都在模拟电子技术课程内容体系上作重大的改革，并及时总结教学改革的经验，进行教材的更新，选用的教材均具有开创性，学科内容始终处于领先水平，在引导和推动我校电子技术教学体系和内容的改革中起着重要作用。

20世纪60年代初，童诗白主持编写了我国最早出版的电子学教材，从此结束了我国长期使用外国翻译教材的历史，将我国高等院校以大功率、整流技术为主的“工业电子学”课程内容体系，转变为以小功率、控制为主的整流－放大－振荡－脉冲的“电子技术基础”课程内容体系，完成了从工业电子学到电子技术基础的转换，课程名称也随之改变，为培养我国自动化方面的人才打下基础，20世纪70年代“文化大革命”期间，国外电子技术飞速发展，国内因政治动乱而停滞不前。

一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器逆F类Doherty射频功率放大器是一种高效率的射频功率放大器设计，它被广泛应用于无线通信系统中。

本文将介绍逆F类Doherty射频功率放大器的原理、设计和性能优势。

逆F类Doherty射频功率放大器是一种改进的Doherty功率放大器结构。

Doherty功率放大器是一种有效提高功率放大器效率的技术，它通过将负责较低功率的主放大器与一个辅助放大器并联工作，来实现功率放大的效果。

传统的Doherty功率放大器存在着一定的功率浪费，因为主放大器仍然会工作在线性范围内而不达到最佳效率。

逆F类Doherty射频功率放大器通过引入反向负载网络，使得主放大器在工作中更接近饱和区域，从而提高了功率放大器的整体效率。

具体来说，逆F类Doherty功率放大器的工作原理如下：当输入的射频信号较弱时，辅助放大器负责功率放大，而主放大器基本处于关闭状态；当输入的射频信号较强时，主放大器开始开启并参与功率放大。

通过调整反向负载网络的参数，可以使得主放大器在高功率情况下更接近饱和工作，从而提高整体功率放大器的效率。

逆F类Doherty射频功率放大器的设计中需要考虑的关键参数包括功率分配器（也称为功率合成器）和反向负载网络。

功率分配器用于将输入的射频信号分配给主放大器和辅助放大器，并将它们的输出重新合成为最终的输出信号。

反向负载网络则起到控制主放大器与辅助放大器之间功率分配的作用。

逆F类Doherty射频功率放大器相比传统的Doherty功率放大器具有许多性能优势。

它能够在较宽的输出功率范围内保持高效率。

逆F类Doherty功率放大器在线性范围内具有较低的失真和较高的输出功率。

逆F类Doherty功率放大器还具有较好的抗非线性失真能力和较高的线性范围。

逆F类Doherty功率放大器结构相对简单，容易实现且成本较低。

逆F类Doherty射频功率放大器是一种高效率的射频功率放大器设计。