射频功率放大器的研究.docx

?

?

射频功率放大器的研究

?

?

张磊

摘要

随着现代通信技术的不断发展，射频功率放大器在通信系统中的应用越来越广泛，它主要是用来将小信号在指定频段高效率的将其放大，再利用馈线系统将放大的信号传送给发射天线。由此可见，通信系统中的大部分能量都被射频功率放大器所消耗，因此，对于射频电路设计来说，怎样进一步提高射频功率放大器的工作效率和输出功率是研究的重点也是难点。本文首先分析了我国射频功率放大器的研究现状，并对射频功率放大器进行了简要的概述，然后以E类功率放大器为基础进行深入的研究。另外，本文还深入的分析了功率合成器，旨在提高输出功率。

【关键词】射频功率放大器功率合成E类功率放大器

射频功率放大器是各种无线发射机中十分关键的组成部分，对现代通信系统有非常重要的意义，它主要被用来将射频小信号在指定工作频段高效率的放大，然后再将其传送给发射天线。要想使整个通信系统的水平得到进一步提高，提高射频功率放大器的输出功率、工作效率等指标至关重要。目前，4G无线通信网络被广泛应用于各个领域，为了尽可能的满足人们的生产和生活需求，提高通信速率和频带利用率是重要手段，但在此过程中，也使得通信系统中的调试方式越来越复杂，再加上数字传输技术的出现，在提高工作效率及线性度方面都给射频功率放大器提出了更高的要求。

1射频功率放大器国内的研究现状

我国涉足射频领域较晚，很多方面与国外相比还处于初级阶段，再加上军工產品的禁运限制，很多先进的射频功率放大器无法运往国内。功率放大器的应用极为广泛，涉及到的领域包括航天科技、卫星通信、军用通信等，因此，充分了解和掌握射频电路设计核心技术，进一步提高半导体方面的工艺设计，是提高射频技术的唯一途径。值得庆幸的是，我国对于高精度设备的设计和产生给予了高度重视，越来越多的专家学者致力于射频技术的研究，这就使得国内的射频技术也得到了很大程度的提高，取得的成果也较为瞩目。

2射频功率放大器概述

设计射频功率放大器应该从了解各项技术指标入手，充分掌握各项指标的物理意义和制定目的，有助于进一步理解放大器的工作原理，只有全面掌握以上内容，才能为提高放大器设计水平提出更好的建议。针对不同的电路设计，放大器的工作状态也会不同，充分了解放大器在不同工作状态下的工作原理，有利于对放大器工作状态的选型。其中射频放大器在设计过程中应该重点考虑其工作效率、输出功率、线性特征等指标参数。

2.1射频功率放大器的技术指标

无线发射机是现代通信系统中能量消耗最多的部分，而作为发射机中的核心器件，射频功率放大器消耗了其中绝大多数能量。与传统的低频放大器相比，射频功率放大器在设计过程中需要考虑的因素既多又复杂。另外，对于射频功率放大器来讲，设计过程中需要重点考虑的参数包括工作效率、输出功率、线性范围等。

2.2射频功率放大器的分类

射频功率放大器具有较多的种类，在分类上不同的分类原则得出的结果也会不同。工程师一般情况下倾向于按照功放管导通角进行分类，这样可以分为A类、B类、AB类、C类、D类、E类等。A类功率放大器的导通角为360度，这就意味着在放大电路中功放管的状态一直是放大的，比较适用于非恒定包络调制放大电路，但A类放大器的不足之处在于它的效率不高，因此，该类放大器对小信号的放大有非常显著的效果；B类功率放大器的导通角为180度，这就是说功放管在一个周期内只有半个周期是导通的，因此，B类功率放大器需要结合其他放大电路共同使用，只有这样才能保证两个负载到一起合成一个周期。但与A类功率放大器相比B类功率放大器的的效率较高，比较适用于中低频大功率放大电路；AB类功率放大器的导通角介于180度到360度之间，由此可以看出，AB类放大器既能够达到A类放大器的线性要求，也能够兼顾B类功率放大器的效率；C类功率放大器的导通角小于180度，它主要用来将恒定包络信号放大，且效率与导通角的大小有直接关系；D类功率放大器的导通角为180度，具有较高的效率，理想状态下高达100%；E类功率放大器是本文研究的重点，它属于开关类放大器，开关类放大器的典型特征就是效率高，且它还兼具了传统放大器的线性，尤其是在VHF频段表现非常优异，军工和工业无线通信中采用的便是E类功率放大器。

3功率合成器

随着人们对功率的要求越来越高，很多情况下单个射频功率放大器的输出功率已经不能充分满足系统的需求，这就借助需要功率合成技术，将两路甚至更多路功率放大器的输出信号合成，使其变成一路。另外，功率合成技术还能有效提高系统的可靠性，防止当其中某路功率放大器发生故障，系统的输出量出现零的情况。一般情况下，功率的合成主要采用的是功率合成网络的方式。一个理想的功率合成器的需要满足以下条件，首先要满足功率相加的原则，另外在各个功率放大器之间相互没有关联，其中一个出现故障，不会影响其