什么是射频微波功率放大器

2020-05-22

放大器具有(yǒu)不同的分(fēn)类方法。通常，对放大器组件在整个信号摆幅周期内工作的时间进行分(fēn)类，即导通角之差。通过為(wèi)放大器组件安排不同的偏置条件，可(kě)以制造放大器。在不同的状态下工作。在EMC领域，固态放大器中最常用(yòng)的偏置方法是A类，AB类和C类。

甲类功放 

      在输入正弦信号的整个周期内，A类放大器的有(yǒu)源器件被打开。人们普遍认為(wèi)A类放大器和線(xiàn)性放大器是同义的，输出信号是输入信号的線(xiàn)性放大。在无線(xiàn)通信应用(yòng)中，必须考虑复调制信号时的情况。在EMC应用(yòng)中，输入信号相对简单，放大器必须在功率压缩阈值下工作。A类放大器是EMC领域中常用(yòng)的功率放大器，其工作原理(lǐ)图如图所示。

 

 A类放大器工作原理(lǐ)图 

      不管是否存在RF输入信号，A类放大器的偏置设置都应使晶體(tǐ)管的静态工作点以器件電(diàn)流為(wèi)中心，以确保其在線(xiàn)性工作區(qū)域内以足够的電(diàn)压范围工作整个输入。信号幅度的变化被复制而没有(yǒu)被削波或压缩。 
A类放大器的优点： 

      A类设计比其他(tā)类型的设计更简单，并且输出部分(fēn)可(kě)以具有(yǒu)一个设备。 

当器件通过偏置设置在传输特性的線(xiàn)性部分(fēn)中工作时，放大器可(kě)以以更高的精度重现更多(duō)功率的输入信号，并且当输入信号功率增加1时，输出功率也增加1 dB。 dB，所以它是線(xiàn)性放大器。 

      当工作在線(xiàn)性區(qū)域时，其他(tā)频率分(fēn)量产生的能(néng)量很(hěn)小(xiǎo)，即谐波很(hěn)小(xiǎo)。 

      由于该设备始终通过偏置電(diàn)压设置处于活动状态，并且不会关闭，因此没有(yǒu)“开启”时间。 

      可(kě)以忠实地再现连续波和脉冲连续波信号。 

A类放大器的缺点： 

       由于静态工作電(diàn)流约為(wèi)最大输出電(diàn)流的一半，因此效率相对较低。从理(lǐ)论上讲，最大效率為(wèi)50％，但是实际效率会因输出损耗而降低，例如滤波器，合路器，耦合器，隔离器，功率转换效率等，这可(kě)能(néng)会使驱动效率降低约10％。  

      如果通过A类放大器需要更高的输出功率，那么浪费的功率和随之产生的热量将大大增加。对于传递给负载的每瓦功率，该放大器最多(duō)消耗9瓦热量。对于大功率A类放大器，这意味着需要非常大且昂贵的電(diàn)源和散热器。 

      对于散热不足的A类功率放大器，温度升高10°C将导致内部功率器件的MTBF大大降低。 

AB类放大器 

      在讨论AB类放大器之前，让我们简要介绍一下B类放大器。B类放大器的晶體(tǐ)管偏置使器件 只能(néng)导通输入信号的一半周期，而在另一半周期内关闭。為(wèi)了在整个周期内重现信号，可(kě)以使用(yòng)双管B类推挽電(diàn)路，如图所示。B类放大器偏移设置 

      当没有(yǒu)输入信号时，这会使设备的输出電(diàn)流為(wèi)零，并且每个设备仅在特定的信号半周期内工作。因此，B类放大器效率很(hěn)高，理(lǐ)论上可(kě)以达到78.5％ 。但是，由两个管交替打开和关闭引起的交叉失真使線(xiàn)性度变差。这种交叉失真的存在使其不适用(yòng)于商(shāng)业電(diàn)磁兼容性标准。AB类放大器也常用(yòng)于EMC领域，其工作原理(lǐ)图如图所示。 

 

      AB类放大器试图使工作效率接近B类放大器，而線(xiàn)性度却接近A类放大器。通过调整偏置電(diàn)压设置，可(kě)以像输入B类放大器一样在输入信号的半个周期内打开AB类放大器中的每个電(diàn)子管。 但在两个半周期中，每个管都会有(yǒu)一个很(hěn)小(xiǎo)的區(qū)域，该區(qū)域会打开，从而避免了两个管同时关闭的间隔。结果，当将来自两个器件的波形组合在一起时，由交叉点引起的交叉失真将大大减少或完全消除。通过精确设置静态工作点，AB类放大器可(kě)以确保其谐波/失真性能(néng)足以满足EMC领域的要求，即其線(xiàn)性度可(kě)以满足商(shāng)业電(diàn)磁兼容性测试标准IEC61000-4-3和IEC61000-4-6的需求。 

       与B类放大器相比，AB类放大器在線(xiàn)性方面牺牲了一些效率，但与A类放大器相比却具有(yǒu)更高的效率（理(lǐ)论上為(wèi)60％至65％）。 

     AB类放大器的优点： 

         频率范围更小(xiǎo)，价格更便宜。 

          与A类放大器相比，功率效率大大提高。 

          对于相同的功率等级和功率等级，AB类放大器可(kě)以设计為(wèi)使用(yòng)比A类更少的设备。 

          空气冷却，比A类放大器的冷却器轻。 

          AB类放大器的缺点： 

      产生的谐波需要注意特定产品给出的规格，尤其是二次谐波。通过仔细调整偏置设置并使用(yòng)推挽拓扑，AB类放大器可(kě)以显着抑制谐波。