基于双向牵引技术的射频功放设计与仿真

28卷 第6期2011年6月

微电子学与计算机

MICROELECTRONICS &COM PU TER

V ol.28 N o.6June 2011

收稿日期:2010-10-18;修回日期:2010-11-15基金项目:河南省教育厅自然科学基金项目(2009A 510006)

基于双向牵引技术的射频功放设计与仿真

高金辉,李迎迎,丛密芳

(河南师范大学物理与信息工程学院,河南新乡453007)

摘 要:射频功率放大器是无线通信系统的核心部件,其输出功率和附加效率是设计的重点和难点,现有方法很难在功率和效率之间取得一致.为了解决这一问题,文中在综合考虑谐波分量以及负载阻抗、源阻抗对输出功率和附加效率影响的基础上,采用新型多谐波双向阻抗牵引技术,结合实例设计了一种高效率的射频功率放大器.在A DS 中进行仿真,仿真结果表明功放在获得最佳附加效率的同时又有较高输出功率,证明了该方法的有效性.关键词:双向牵引;多谐波;功率附加效率;输出功率

中图分类号:T N722 文献标识码:A 文章编号:1000-7180(2011)06-0118-04

Design and Simulation Technology of

Radio Frequency Power Amplifier Based on Biateral Pull

GAO Jin -hui,LI Ying -ying,CONG M-i fang

(Co llege o f Physics and Infor matio n Engineer ing ,H enan N o rmal U niversit y,X inxiang 453007,China)Abstract:RF po wer amplifier is t he cor e component o f w ir eless co mmunicatio n system,it c s o utput po wer and added eff iciency are impor tant and difficult to desig n.T he consistent o f output pow er and pow er added efficiency can c t a -chieved with ex isting methods.Co nsider ing the influence o f harmonic,load and sour ce impedance on output po wer and po wer added efficiency,by using mult-i har monic bilat eral pull techno log y ,design a hig h-efficiency RF po wer amplifier.Simulation results show that when the additional efficiency at best,t he o ut put pow er is also hig h,fully meet t he design requirements.

Key words:bilateral pull;mult-i har monic;pow er added efficiency;o ut put pow er

1 引言

功放的设计,不仅要考虑功率放大器的输出功率,其效率更是人们关注的焦点,特别是以电池为能源的移动终端[1,2]

.在接近功率饱和时功率放大器

呈非线性特性,其产生的谐波会对功放性能产生一定影响[3]

.因此在设计功放匹配电路时,精确地估计谐波负载分量对功率放大器输出功率和附加效率的影响是很关键的[4].

功率放大器的设计常采用优化方法和负载牵引技术.优化方法在匹配电路的谐波性能对功率放大器性能影响这一问题上没有定量的分析结果.负载牵引技术仅强调了负载阻抗对电路输出功率和效率

的影响,却忽略了源阻抗的影响[5,6]

.文中综合考虑了谐波分量以及源阻抗、负载阻抗对输出功率、附加效率的影响,采用新型多谐波双向牵引技术,结合实例设计了高效率射频功率放大器,并验证了该方法的有效性.

2 多谐波双向牵引理论

2.1 谐波平衡法

谐波平衡法是一种迭代方法,它假定对于给定的正弦激励有一个可以被逼近到满意精度的稳态解.其核心思想是:建立一个线性子网络端口电压(电流)和非线性子网络的电压(电流)误差函数的谐波平衡方程.通过谐波平衡仿真,获得频域电压和电

第6期高金辉,等:基于双向牵引技术的射频功放设计与仿真

流,并计算电路中电压和电流的频谱成份[7]

.

谐波平衡法着眼于信号频域特征,擅长处理对非线性电路的分析.多谐波负载牵引方法正是基于谐波平衡法的原理.

2.2 多谐波负载牵引仿真技术

多谐波负载牵引仿真系统揭示了每一谐波对电路性能的影响,并找出每一谐波的最佳负载.仿真公式描述为:

E(X ,Z)=0

(1)

式中,E 为谐波平衡(H B )误差矢量;X 为所有谐波

状态变量;Z 为所有外部端口谐波负载.

E 的第k 个子矢量为:

E k (X ,Z)=A (k X 0,Z)<(X ,Z)+B(k X 0,Z)7(X ,Z)+D(k X 0,Z)

(2)

其中,0[k [N H (N H 是仿真的谐波数);A 和B 是电路矩阵;D 是激励函数;5与7分别为非线性子网络端口的瞬时电压v 与瞬时电流i 的谐波矢量.谐波负载Z 的矩阵形式:

Z =

Z L (0X 0)Z L (1X 0)Z L (2X 0),Z L (k X 0)Z L [(k +1)X 0],Z L (N H X 0)

(3)

式中,Z L (k X 0)是负载端口的第k 次谐波负载;

0X 0代表直流分量.通过阻抗采样方法,多谐波负载牵引仿真能够获得与设计指标有关的最佳谐波负载.在阻抗采样法中,每一步只有Z 的一个分量在限定的阻抗平面里采样,而其他的Z 分量保持常量.同时,每采一个样点都进行谐波平衡仿真,从而求解特定的电路响应.然后在Sm ith 阻抗圆图上画出等功率和等效率曲线,这样就可以选择适当的输出阻抗准确地设计功率放大器.2.3 多谐波双向牵引技术

多谐波双向牵引仿真比单一的负载牵引有进一步的提高.电路结构如图1所示.

图1

多谐波双向牵引结构

其谐波阻抗Z 的矩阵形式定义为:

Z =

Z L (0X 0)Z L (1X 0)Z L (2X 0),Z L (N H X 0)Z S (0X 0)Z S (1X 0)Z S (2X 0),Z S (N H X 0)

(4)

系统设计过程如下:

(1)取k =1,通过采样基频的阻抗,开始基频负载阻抗牵引仿真,并且找出最佳基频负载阻抗Z L (X 0),并固定Z L (X 0);

(2)在最佳基频负载牵引阻抗Z L (X 0)的基础上,对基频源阻抗进行牵引仿真,得到最佳源阻抗Z S (X 0),并固定Z S (X 0);

(3)检查高次谐波负载对电路响应的影响.如果高次谐波负载的影响很显著,则令k =k +1,继续进行第(4)步,否则结束;

(4)将Z L (k X 0)、Z S (k X 0)固定,采样第k 次谐波负载阻抗牵引,执行k 谐波负载牵引,并找出最佳负载阻抗;进行第k 次谐波源阻抗牵引,找出最佳源阻抗,继续进行第(3)步.

3 应用多谐波双向牵引仿真技术

为了验证该方法的有效性,文中基于ADS,采用M RF7S21150H R3进行功放设计.其静态工作点为:V DS =28V ,I DQ =1350m

A,V G S =2.75V,工作频段为2.11~ 2.17GH z.设计要求达到:G 大于17dB,输出功率P out 大于47dBm,功率附加效率PAE 在42%以上,二次和三次谐波H MD 2、H MD 3都小于-50dBc.

功率管的工作频率为2.14GH z,基频负载阻抗牵引仿真的原理如图2所示.

图2 基频负载阻抗牵引仿真原理

进行基频负载阻抗牵引仿真时,对负载端口进行调谐,其源阻抗和负载阻抗在变量单元Imped -ance Equation 中指定为矩阵形式,谐波阻抗均设为5008,基波源阻抗为108,基波负载阻抗在H AR -M ONIC BALANCE 和PARAM ETER SWEEP 单元中设定扫描,扫描范围在变量单元Sw eep -

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微电子学与计算机2011年

Equation中设定[4].所有阻抗牵引仿真都与基频负

载牵引仿真的方法类似.全部的仿真过程如下:

(1)进行基频负载阻抗牵引,在ADS中按照图

3进行仿真.仿真结果:最大功率附加效率为

53197%,最大输出功率为Pdel(48.65dBm),所对应的最佳基频负载阻抗为:Z L(X0)= 2.228-j*

1.3688;

(2)固定基频负载阻抗,进行基频源阻抗牵引,仿真图与图2类似,差别仅在于此时是在源端加上调谐器而不是在负载端.仿真后可得:最大输出功率Pdel(49.66dBm)所对应的基频源阻抗Z S(X0)= 31351-j*7.5978,最大功率附加效率56.82%所对应的基频源阻抗Z S(X0)= 4.019-j* 5.3848.文中以功率附加效率PAE作为主要指标.因此,最佳基频源阻抗取Z S(X0)= 4.019-j*5.3848;

(3)固定最佳基频负载阻抗和源阻抗.然后将Im pedanceEquation中的扫描变量设置为二次谐波负载阻抗,进行二次谐波负载阻抗牵引仿真,其原理与基频负载阻抗牵引仿真时一样:仿真得到在二次谐波负载阻抗为Z L(2X0)=0.044-j* 4.2148,能够同时获得最大输出功率Pdel(49.73dBm)与最大功率附加效率57.91%;

(4)固定基频负载阻抗、二次谐波负载阻抗,基频源阻抗.对二次谐波源阻抗进行牵引仿真,获得的最大输出功率Pdel(50.85dBm)所对应的源阻抗Z S (2X0)=37.154-j*13.2628,最大的功率附加效率58.17%所对应的源阻抗Z S(2X0)=7.669-j* 7.3528.由于功率附加效率为主要指标,所以最佳二次谐波源阻抗为Z S(2X0)=7.669-j*7.3528;

(5)同理,对3次谐波进行了双向阻抗牵引仿真,负载端口最大功率附加效率58.14%所对应的最佳三次谐波负载阻抗为Z L(3X0)=0.151-j* 24.5748,此效率对应的输出功率是Pdel=49. 77dBm;源端口最大功率附加效率58.36%对应的最佳三次谐波源阻抗为Z S(3X0)=7.671+j*18. 7818,此效率对应的输出功率为Pdel=50.15dBm.

在对4次及其以上谐波进行牵引仿真时发现高次谐波对放大器的性能指标的几乎没有影响.所以只需考虑到3次谐波.

多次重复(1)~(5)仿真过程,最后得到综合考虑谐波、负载阻抗和源阻抗之后的基频负载阻抗仿真结果如图3所示.

从图3中可以看出,最大功率附加效率PAE=

58.57%所对应的基频负载阻抗为:Z L(X0)=2.182-j* 1.7128,最大输出功率Pdel(49.988dBm)对应的基频负载阻抗为:Z L(X0)= 2.200-j* 116938,由于PAE为主要指标,因此得到最佳的基波负载阻抗是Z L(X0)=2.182-j*1.7128.

图3基频负载多谐波双向牵引结果

进行多次仿真后,综合考虑谐波、负载阻抗和源阻抗后的基波源阻抗仿真结果如图4所示.

图4基频源多谐波双向牵引结果

从图4中可以看出,最大功率附加效率PAE= 59.20%所对应的基频源阻抗为:Z S(X0)=4.327-j *6.4808,最大输出功率Pdel(50.20dBm)对应的基频源阻抗为:Z S(X0)= 3.797-j* 6.8248,由于PAE为主要指标,因此最佳基波源阻抗是Z S(X0)= 4.327-j*6.4808.

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第6期高金辉,等:基于双向牵引技术的射频功放设计与仿真

4 电路设计与仿真结果

按照第3节中得到的Z L (X 0)、Z S (X 0)进行匹配电路和偏置电路设计,所得谐波平衡时仿真电路原理图如图5所示

.

图5 谐波平衡电路图

如图5,在ADS 中,进行整体电路仿真,这里采用功率扫描,输入功率设定为30_dBm.

图6给出了仿真后所得转换功率增益、附加效率、输出功率以及二次谐波、三次谐波的特性曲线

.

图6 功率放大器参数随功率变化的曲线

从仿真结果可以看出,输入功率为30_dBm 时,G=17.71dB,P out =47.71dBm,PAE =42.72%,H MD 2=-51.861dBc,H MD 3=-53.402dBc.完全

满足设计指标要求,证明了该方法的有效性.

5 结束语

文中介绍了基于谐波平衡分析的多谐波双向牵

引仿真技术的原理和详细的设计方法.在设计中,综合考虑谐波分量、负载阻抗和源阻抗对于输出功率和功率附加效率的影响.仿真结果显示该方法克服了以往功放设计方法中存在的缺点,使功放在获得最佳的附加效率的同时又提供了较高的输出功率.该设计方法为功放设计者提供了一种有效手段.参考文献:

[1]张伟,李霞明,吴保中.V olterr a 级数法分析M ESF ET

功率放大器[J].微电子学与计算机,2009,26(11):98-101.

[2]G uillermo Gonzalez.微波晶体管放大器分析与设计

[M ].白晓东,译.北京:清华大学出版社,2003.[3]丘春辉,陈向东,沈冰.射频功率放大器前馈线性化技术

研究[J].微电子学与计算机,2008,25(11):133-136.

[4]牛立杰,张德智,李佩.谐波负载阻抗对功率放大器性

能的影响[J].雷达科学与技术,2004,2(1):52-56.[5]F rederick H Raab,A sbeck P,Cr ipps S,et al.Pow er amp

lifiers and tr ansmit ters for RF and microw ave[J].IEEE T ransact ions o n M icrow ave T heor y and T echniques,2002,50(3):814-825.

[6]Stephen A M ass.N onlinear micro wav eand RF circuits

(2nd edition)[M ].Bo sto n,L o ndon:A rtech H ouse P ub -lishers,Inc,2003.

[7]刘光祜,张玉兴.无线应用射频微波电路设计[M ].北

京:电子工业出版社,2004:751-754.

作者简介:

高金辉 男,(1962-),教授.研究方向为射频系统设计.

李迎迎 女,(1986-),硕士研究生.研究方向为射频电路设计.

丛密芳 男,(1984-),硕士研究生.研究方向为射频电路设计.

121

射频功率放大器

实验四：射频功率放大器 【实验目的】 通过功率放大器实验，让学生了解功率放大器的基本结构，工作原理及其设计步骤，掌握功率放大器增益、输出功率、频率范围、线性度、效率和输入/输出端口驻波比等主要性能指标的测试方法，以此加深对以上各项性能指标的理解。 【实验环境】 1．实验分组：每组2~4人 2．实验设备：直流电源一台，频谱仪一台，矢量网络分析仪一台，功率计一只，10dB衰减器一个，万用表一只，功率放大器实验电路 板一套 【实验原理】 一、功率放大器简介 功率放大器总体可分成A、B、C、D、E、F六类。而这六个小类又可以归入不同的大类，这种大类的分类原则，大致有两种：一种是按照晶体管的导通情况分，另一种按晶体管的等效电路分。按照信号一周期内晶体管的导通情况，即按导通角大小，功率放大器可分A、B、C三类。在信号的一周期内管子均导通，导θ（在信号周期一周内，导通角度的一半定义为导通角θ），称为A 通角? =180 θ。导通时间小于一半周期的类。一周期内只有一半导通的成为B类，即? =90 θ。如果按照晶体管的等效电路分，则A、B、C属于一大称为C类，此时? <90 类，它们的特点是：输入均为正弦波，晶体管都等效为一个受控电流源。而D、E、F属于另一类功放，它们的导通角都近似等于? 90，均属于高功率的非线性放大器。 二、功率放大器的技术要求 功率放大器用于通信发射机的最前端，常与天线或双工器相接。它的技术要求为： 1. 效率越高越好 2. 线性度越高越好 3. 足够高的增益

4. 足够高的输出功率 5. 足够大的动态范围 6. 良好的匹配（与前接天线或开关器） 三、功率放大器的主要性能指标 1.工作频率 2.输出功率 3.效率 4.杂散输出与噪声 5.线性度 6.隔离度 四、功率放大器的设计步骤 1.依据应用要求（功率、频率、带宽、增益、功耗等），选择合适的晶体管 2.确定功率放大器的电路和类型 3.确定放大器的直流工作点和设计偏置电路 4.确定最大功率输出阻抗 5.将最大输出阻抗匹配到负载阻抗（输出匹配网络） 6.确定放大器输入阻抗 7.将放大器输入阻抗匹配到实际的源阻抗（输入匹配网络） 8.仿真功率放大器的性能和优化 9.电路制作与性能测试 10.性能测量与标定 五、本实验所用功率放大器的简要设计过程 1. PA 2. 晶体管的选择 本实验所选用的晶体管为安捷伦公司的ATF54143_PHEMT，这种晶体管适合用来设计功率放大器。单管在～处能达到的最大资用增益大于18dB，而1dB压缩点高于21dB。

射频接收系统的设计与仿真

1 前言 (2) 2 工程概况 (2) 3 正文 (2) 3.1零中频接收系统结构性能和特点 (3) 3.2基于ADS2009对零中频接收系统设计与仿真 (3) 3.3超外差接收系统结构性能和特点 (12) 3.4基于ADS2009对超外差接收系统设计与仿真 (13) 4 有关说明 (16) 5 心得体会 (18) 6 致谢 (18) 7 参考文献 (19)

射频是一种频谱介于75kHz-3000GHz之间的电波，当频谱范围介于20Hz-20kHz之间时，这种低频信号难以直接用天线发射，而是要利用无线电技术先经过转换，调制达到一定的高频范围，才可以借助无线电电波传播。射频技术实质是一种借助电磁波来传播信号的无线电技术。 无线电技术应用最早从18世纪下半段开始，随着应用领域的扩大，世界已经对频谱进行了多次分段波传播。当前，被广泛采用的频谱分段方式是由电气和电子工程师学会所规定的。随着科学技术的不断发展，射频所含频率也不断提高。到目前为止，经过两个多世纪的发展，射频技术也已经在众多领域的到应用。特别是高频电路的应用。其中在通信领域，射频识别是进步最快的重要方面。 工程概况 近年来随着无线通信技术的飞速发展，无线通信系统产品越来越普及，成为当今人类信息社会发展的重要组成部分。射频接收机位于无线通信系统的最前端，其结构和性能直接影响着整个通信系统。优化设计结构和选择合适的制造工艺，以提高系统的性能价格比，是射频工程师追求的方向。由于零中频接收机具有体积小、成本低和易于单片集成的特点，已成为射频接收机中极具竞争力的一种结构，在无线通信领域中受到广泛的关注。本文在介绍超外差结构和零中频结构性能和特点的基础上，对超外差结构和零中频结构进行设计与仿真。 正文 下面设计一个接收机系统，使用行为级的功能模块实现收信机的系统级仿真。

射频电路设计与仿真思路分析

射频电路设计与仿真思路分析 发表时间：2020-03-25T06:34:04.616Z 来源：《防护工程》2019年21期作者：曾鸣 [导读] ADS电子设计自动化主要有频域电路仿真、时域电路仿真、三维电磁仿真、通信系统仿真以及数字信号处理仿真设计等. 南宁富桂精密工业有限公司广西南宁 530000 摘要：当前通信技术不断发展，通信设备使用的频率也逐渐提高，射频以及微波电路等被广泛的使用在通信等系统中，高频电路设计在工业领域得到了广泛的关注和重视。新型的半导体器件使高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。本文就射频电路设计与仿真进行分析和研究。 关键词：射频电路设计；仿真；思路分析 ADS是当前世界上比较流行的一种微波射频电路、通信系统、RFIC 设计软件，是由美国 Agilent 公司推出的，是微波电路与通信系统的一种仿真软件。这种软件具有丰富的仿真手段，能够实现时域和频域、数字和模拟、线性和非线性等多种仿真功能，科学对设计结果进行分析，促进电路设计频率的提升，是一种比较优秀的微波射频电路，也是当前射频工程人员必备的一种软件。 1 射频电路与ADC分析 1.1 射频电路 射频电路就是一种具有超高频率的无线电波，工作频率比较高的线路，人们一般称作“高频电路”、“微波电路”等。在工程上，一般指的是工作频段的波长为10m-1mm之间的电路，或者是频率为30MHz-300MHz的电路。 当频率不断升高达到射频频段时，一般使用欧姆定律、电压电流或者是基尔霍夫定律对DC和低频电路进行分析，但是已经不够精确。还需要注重分布参数的影响。如果使用电磁场理论方法，虽然能够对全波、分布参数等影响进行分析，但是很难接触到VCO、混频器或者是高频放大器等实用内容。因此射频电路的设计已经成为当前信息技术发展的重要技术。 1.2 ADS ADS电子设计自动化主要有频域电路仿真、时域电路仿真、三维电磁仿真、通信系统仿真以及数字信号处理仿真设计等，被应用通信以及航天中，是当前研究最多的射频电路仿真软件。 2 ADS电子设计自动化的仿真设计方法 ADS软件能够使电路设计者进行模拟、射频微波等电路和通信系统设计，仿真方法主要有时域仿真、频域仿真、系统以及电磁仿真等。 2.1 高频SPICE分析和卷积分析 高频SPICE分析能够对线性以及非线性电路的瞬态效应进行分析，在SPICE仿真器中，对于不能直接使用频域分析模型，比如说微带线带状线等，就可以使用高频SPICE仿真器，仿真过程中，如果高于高频SPICE仿真器，频域分析模型会被拉式变换，然后进入到瞬态分析，并不需要使用者转化。这种高频SPICE不仅能够对低频电路进行瞬态分析，还能够对高频电路的瞬态响应进行分析。此外，还能够进行瞬态噪声的分析，对电路的瞬态噪声进行仿真。卷积分析法是以 SPICE 高频仿真器为基础的一种高级的时域分析的方法，通过卷积分析法能够更加科学的使用时域分析法对频率元件的进行分析。 2.2 线性分析方法 线性分析是一种频域电路仿真分析法，可以对线性、非线性的射频微波电路进行分析，进行线性分析时，软件先对电路中的元件计算需要的线性参数，如电路阻抗、稳定系数、反射系数、噪声以及S、Z、Y参数等，进而对电路进行分析和仿真。 2.3 谐波平衡分析 这种分析方法是对频域、稳定性好，大型号的电路进行分析的仿真方法，能够对多频输入信号的非线性电路进行分析，明确非线性电路的响应，比如谐波失真、噪声等。相比于时域的SPICE 仿真分析反复，这种谐波平衡分析在分析非线性电路时能够提供更加有效并且快速的方法。 SPICE瞬态响应分析、线性S参数分析在分析多频输入信号非线性电路仿真中还存在着一定的不足，而谐波平衡分析方法的出现很好的弥补了这一不足，在当前的高频通信系统中，有很多混频电路结构，谐波平衡分析方法的使用次数也就逐渐增加，重要性也日渐凸显。并

射频功放简介

射频功放简介 随着人类社会生产力的发展和社会的进步，人们迫切地需要在远距离迅速而准确地传送信息，这就使得无线通讯（尤其是个人无线通讯）取得了迅猛的发展。这样占无线通讯设备35%左右成本的重要部件——“射频功放”，就引起了众多厂商、尤其是研发重点向移动通讯领域快速发展的我公司的极大关注。 一．术语 1．射频：广义来说就是适用于无线电传播的无线电频率。 其下限约为几十~~几百KHz，上限约为几千~~几万 MHz。 2．微波：通常将频率高于300MHz的分米波、厘米波、毫米波波段统称为微波。 3．射频功放：就是将发射机里的振荡器所产生的射频小功率，经过一系列的放大——激励级、中间级、末前级、 末级功率放大级，获得足够大的射频功率的装置。射频 功放是发送设备的重要组成部分。 二．射频功放的分类 1．放大器按照电流通角的不同，可分为A类（甲类）、AB 类（甲乙类）、B类（乙类）、C类（丙类）。一般的射频 放大器工作在A类、AB类、B类、C类状态；我们公 司目前所做的射频放大器基本上都工作在A类、B类、 AB类状态，个别的工作在C类，工作在AB类状态的

居多。 2．射频放大器按照线性改善方法（或按线路组成的方式），可分为功率倒退功放、前馈功放、预失真功放。 3．按放大载波的数量又分为单载波功放与多载波功放。 三．单级功放的线路组成 1．直流馈电线路：包括集电极（或漏极）馈电及基极（或栅极）的偏压馈电，馈电线路的原则：对直流是短路的， 对射频是接近于开路的。直流馈电线路处理的好坏是射 频放大器稳定工作的重要条件之一。 2．输入输出阻抗匹配电路：由于功率管的输入输出阻抗一般都很低，我们要通过匹配网络将其匹配到较 佳状态。正确设计与调整匹配网络，对于放大器的 增益和效率具有重要意义。 3．印制线拐弯：在射频电路中，如果需要线路拐弯，要考虑高频效应，必须用45°拐弯，大信号的印制 线要做如下图所示的处理。

射频电路设计理论与应用答案

射频电路设计理论与应用答案 【篇一：《射频通信电路设计》习题及解答】 书使用的射频概念所指的频率范围是多少？ 解： 本书采用的射频范围是30mhz~4ghz 1.2列举一些工作在射频范围内的电子系统，根据表1-1判断其工作 波段，并估算相应射频信号的波长。 解： 广播工作在甚高频（vhf）其波长在10~1m等 1.3从成都到上海的距离约为1700km。如果要把50hz的交流电从 成都输送到上海，请问两地交流电的相位差是多少？ 解： 8??f?3?1?0.6???4km 1.4射频通信系统的主要优势是什么？ 解： 1.射频的频率更高，可以利用更宽的频带和更高的信息容量 2.射频电路中电容和电感的尺寸缩小，通信设备的体积进一步减小 3.射频通信可以提供更多的可用频谱，解决频率资源紧张的问题 4.通信信道的间隙增大，减小信道的相互干扰 等等 1.5 gsm和cdma都是移动通信的标准，请写出gsm和cdma的英文全称和中文含意。（提示：可以在互联网上搜索。） 解： gsm是global system for mobile communications的缩写，意 为全球移动通信系统。 cdma英文全称是code division multiple address,意为码分多址。???4???2?k?1020k??0.28333 1.6有一个c=10pf的电容器，引脚的分布电感为l=2nh。请问当频 率f为多少时，电容器 开始呈现感抗。 解： ?wl?f??1.125ghz2 既当f=1.125ghz0阻抗，f继续增大时，电容器呈现感抗。

1.7 一个l=10nf的电容器，引脚的分布电容为c=1pf。请问当频率f 为多少时，电感器开始呈现容抗。 解： 思路同上，当频率f小于1.59 ghz时，电感器呈现感抗。 1.8 1）试证明（1.2）式。2）如果导体横截面为矩形，边长分别为a和b，请给出射频电阻rrf与直流电阻rdc的关系。 解： r??l?s ???l,s对于同一个导体是一个常量 2s??a当直流时，横截面积dc 当交流时，横截面积sac?2?a? 2rdc?a??ac?a?? 661.9已知铜的电导率为?cu ?6.45?10s/m，铝的电导率为?al?4.00?10s/m，金的电导率 6为?au?4.85?10s/m。试分别计算在100mhz和1ghz的频率下，三种材料的趋肤深度。 解： 趋肤深度?定义为： 在100mhz时： cu为2 mm al 为 2.539mm au为 2.306mm 在1ghz时： cu为0.633 mm al 为 0.803mm au为 0.729mm 1.10某个元件的引脚直径为d=0.5mm，长度为l=25mm，材料为铜。请计算其直流电阻rdc和在1000mhz频率下的射频电阻rrf。解： r?s 它的射频电阻 adllrrf?rdc????22?4???? d2???d????0?r?4??10?1?????????7zdf?l?0.123???d? 1.11个电阻的标示分别为：“203”、“102”和“220r”。请问三个电阻的阻值分别是多少？（提示：可以在互联网上查找贴片元件标示的规则）解：

射频电路及高速数字电路仿真

微波系统的设计越来越复杂对电路的指标要求越来越高，电路的功能越来越多电路的尺寸要求越做越小而设计周期却越来越短传统的设计方法已经不能满足系统设计的需要。使用微波EDA 软件工具进行微波元器件与微波系统的设计已经成为微波电路设计的必然趋势。随着单片集成电路技术的不断发展GaAs 硅为基础的微波毫米波单片集成电路MIMIC 和超高速单片集成电路VHSIC 都面临着一个崭新的发展阶段，电路的设计与工艺研制日益复杂化，如何进一步提高电路性能降低成本缩短电路的研制周期已经成为电路设计的一个焦点，而E DA 技术是设计的关键EDA 技术的范畴包括电子工程设计师进行产品开发的全过程以及电子产品生产过程中期望由计算机提供的各种辅助功能。一方面EDA 技术可为系统级电路级和物理实现级三个层次上的辅助设计过程； 1.基于矩量法仿真的微波EDA 仿真软件 （1）Agilent ADS(Advanced Design System) Agilent ADS(Advanced Design System)软件是在HP EESOF系列EDA软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件。是美国安捷伦公司开发的大型综合设计软件是为系统和电路从电路元件的仿真模式识别的提取新的仿真技术提供了高性能的仿真特性。 它允许工程师定义频率范围材料特性参数的数量和根据用户的需要自动产生关键的无源器件模式，该软件范围涵盖了小至元器件大到系统级的设计和分析，尤其是其强大的仿真设计手段可在时域或频域内实现对数字或模拟线性或非线性电路的综合仿真分析与优化并可对设计结果进行成品率分析与优化。从而大大提高了复杂电路的设计效率使之成为设计人员的有效工具。 （2）Sonnet 仿真软件 Sonnet 是一种基于矩量法的电磁仿真软件提供面向3D 平面高频电路设计系统以及在微波毫米波领域和电磁兼容/电磁干扰设计的EDA 工具。SonnetTM 应用于平面高频电磁场分析频率从1MHz 到几千GHz ，主要的应用有微带匹配网络微带电路微带滤波器带状线电路带状线滤波器过孔层的连接或接地偶合线分析PCB 板电路分析PCB 板干扰分析桥式螺线电感器平面高温超导电路。分析毫米波集成电路，MMIC设计和分析混合匹配的电路分析，H DI LTCC 转换单层或多层传输线的精确分析多层的平面的电路分析单层或多层的平面天线分析平面天线阵分析平面偶合孔的分析等。 （3）IE3D 仿真软件 IE3D 是一个基于矩量法的电磁场仿真工具。可以解决多层介质环境下的三维金属结构的电

射频功放设计

基于ADS的射频功率放大器仿真设计 1.引言 各种无线通信系统的发展，如GSM、WCDMA、TD-SCDMA、WiMAX和Wi-Fi，大大加速了半导体器件和射频功放的研究过程。射频功放在无线通信系统中起着至关重要的作用，它的设计好坏影响着整个系统的性能。因此，无线通信系统需要设计性能优良的放大器。而且，为了适应无线系统的快速发展，产品开发的周期也是一个重要因素。另外，在各种无线系统中由于采用了不同调制类型和多载波信号，射频工程师为减小功放的非线性失真，尤其是设计无线基站应用的高功率放大器时面临着巨大的挑战。采用Agilent ADS 软件进行电路设计可以掌握设计电路的性能，进一步优化设计参数，同时达到加速产品开发进程的目的。功放（PA）在整个无线通信系统中是非常重要的一环，因为它的输出功率决定了通信距离的长短，其效率决定了电池的消耗程度及使用时间。 2.功率放大器基础 2.1功率放大器的种类 根据输入与输出信号间的大小比例关系，功放可以分为线性放大器与非线性放大器两种。输入线性放大器的有A、B、AB类；属于非线性放大器的则有C、E 等类型的放大器。 （1）A类：其功率器件再输入信号的全部周期类均导通，但效率非常低，理想状态下效率仅为50%。 （2）B类：导通角仅为180°，效率在理想状态下可达到78%。 （3）AB类：导通角大于180°但远小于360°。效率介于30%~60%之间。 （4）C类：导通角小于180°，其输出波形为周期性脉冲。理论上，效率可达100%。 （5）D、E类：其原理是将功率器件当作开关使用。 设计功放电路前必须先考虑系统规格要求的重点，再来选择电路构架。对于射频功放，有的系统需要高效率的功放，有些需要高功率且线性度佳的功放，有些需要较宽的操作频带等，然而这些系统需求往往是相互抵触的。例如，B、C、E类构架的功率放大器皆可达到比较高的效率，但信号的失真却较为严重；而A

射频电路设计与仿真论文

射频电路设计与仿真 一：摘要 ADS是美国Agilent公司推出的微波电路和通信系统的仿真软件，是当今世界最流行的微波射频电路，通信系统，RFIC 设计软件，也是国内高校，科研院所和大型IT公司使用最多的软件之一。ADS 的强大，仿真手段丰富，可实现包括时域与频域，数字与模拟，线性与非线性，噪声等多种仿真功能，并可对设计结果进行成品率分析与优化，提高复杂电路的设计效率，是优秀的微波射频电路，系统信号链路的设计工具，是射频工程师必备的工具软件之一。 二:正文 1：ADS软件可以对电路进行模拟，完成射频，微博电路及通信系统的设计，主要包括以下几种分析和仿真方法。 1)高频SPICE分析和卷积分析，高频SPICE分析方法提供如 SPICE仿真器般的瞬态分析，可分析线性或非线性电路的 瞬时效应。 2)线性分析线性分析是频域电路仿真分析方法，可以对线性 或非线性的射频与微波电路做线性分析。 3)谐波平衡分析谐波平衡分析提供频域，稳态，大信号的 电路分析仿真方法。可以用于分析具有多频输入信号的非 线性电路得到非线性电路，得到非线性的电路响应，如噪 声，功率压缩点，谐波失真等。 4)电路包络分析电路包络分析包含时域与频域的分析方

法，使用在包含调频信号的电路或通信系统中。 5)射频系统分析射频系统分析方法给用户提供模拟评估系 统特性，其中系统的电路模型出可以使用行为级模型外， 还可以使用元件电路模型进行响应印证。 6)托勒密分析托勒密分析方法可以同时仿真包括数字信 号，模拟和高频信号的混合模拟系统。ADS分别提供了数 字元件模型及模拟高频元件模型在设计中直接使用。 7)电磁仿真分析 ADS 软件提供了3D平面电磁仿真分析功能 ---Momentum,可以用于仿真微带线，带状线，共面波导等 原件的电磁特性，天线的辐射特性，已经PCB上的寄生， 柔和效应。 2：ADS仿真器的介绍 ADS集成多种仿真软件的优点，仿真手段丰富，功能强大，很快就成为全球内业界流行的EDA设计工具。下面介绍ADS在射频，模拟电路设计中常用的仿真器及其功能。 1）直流仿真直流仿真是所有仿真的基础，它可执行电路的拖扑检查，以及直流工作点的扫描和分析。 2）交流仿真交流仿真能获取小信号传输参数，如电压增益，电流增益，线性噪声电压和电流。 3）S参数仿真微波器件在小信号工作时，被认为工作在线性状态，是一个线性网络：在大信号工作时，被认为工作 在非线性状态，是一个非线性网络。

射频功率放大器实时检测的实现

射频功率放大器实时检测的实现 广播电视发射机是一个综合的电子系统，它不仅包括无线发射视音频通道，而且还包括通道的检测和自动控制电路，因此在设计时，它除了必须保证无线通道的技术指标处于正常范围外，还必须设计先进的取样检测和保护报警等电路，以确保发射机工作正常，从而实现发射机在线自动监测和控制。近年来，随着大功率全固态电视发射机多路功率合成技术的发展，越来越多的厂家采用模块化结构设计，因此单个功率放大器模块是整个发射机的基本测单元，本文就着重讨论单个模块的检测和控制电路，从而实现发射机在线状态自动监测。 一、工作原理 在功放模块中，主要检测和控制参数为电源电压，各放大管的工作电流，输出功率，反射功率，过温度和过激励保护等，图1为实现上述检测控制功能的方框图，它由取样放大电路，V/F变换，隔离电路，F/V变换，A/D转换，AT89C51，显示电路和输出保护电路等组成。 1、隔离电路 在功放模块中，由于大功率器件的应用，往往单个模块的输出功率都比较大，因而对小信号存在较大的高频干扰，如处理不好，就会影响后级模数转换电路工作，从而导致检测数据不准确，显示数据跳动的现象，甚至出现误动作。这里采用光电耦合器进行隔离，由于光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，从而将模拟电路和数字电路完全隔离，保障系统在高电压、大功率辐射环境下安全可靠地工作。 2、LM331频率电压转换器

V/F变换和F/V变换采用集成块LM331，LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器用。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。同时它动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。 图2是由LM331组成的电压频率变换电路，LM331内部由输入比较器、定时比较器、R－S触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。 当输入端Vi＋输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使R－S触发器置位，输出高电平，输出驱动管导通，输出端f0为逻辑低电平，同时电源Vcc也通过电阻R2对电容C2充电。当电容C2两端充电电压大于Vcc的2/3时，定时比较器输出一高电平，使R－S触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容C2通过复零晶体管迅速放电；电子开关使电容C3对电阻R3放电。当电容C3放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使R－S触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。输出脉冲频率f0与输入电压Vi成正比，从而实现了电压－频率变换。其输入电压和输出频率的关系为：fo=(Vin×R4)/(2.09×R3×R2×C2) 由式知电阻R2、R3、R4、和C2直接影响转换结果f0，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。电阻R1和电容C1组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。 同样，由LM331也可构成频率－电压转换电路。

射频功放设计指南

射频功放设计规范和指南

目录 前言............................................................................................................ 错误！未定义书签。第一章射频功放设计步骤 (4) 1.1定设计方案 (4) 1.1.1 GSM及PHS基站系统 (4) 1.1.2 CDMA及WCDMA基站系统 (6) 1.2选择确定具体线路形式及关键器件 (8) 1.2.1射频放大链路形式与关键器件选择及确定 (8) 1.2.2控制电路的确定 (11) 1.3进行专题实验或一板实验 (12) 1.4结构设计及PCB详细设计 (12) 1.5进行可生产性、可测试性的设计与分析 (12) 第二章功放设计中的检测及保护电路 (14) 2.1引起功放失效的原因 (14) 2.2功放保护电路设计类型 (15) 2.3功率放大器的保护模型 (16) 2.4功放的状态监测 (17) 2.5状态的比较判断 (18) 2.6保护执行装置 (19) 2.7保护电路举例分析 (19) 第三章功放中增益补偿电路的实现 (21) -1-

3.1模拟环路增益控制 (21) 3.2数字环路增益控制 (21) 3.3温度系数衰减器 (22) 第四章功放供电电路设计 (23) 4.1功放电路的供电形式 (23) 4.1.1 LDMOS器件供电电路 (23) 4.1.2 GaAs器件供电路。 (25) 4.2电源偏置 (26) 4.3布局 (26) 4.4电容的选用 (26) 第五章输入输出匹配及功率合成技术 (28) 5.1用集总参数元件进行阻抗匹配电路的原理及设计实例......................... 错误！未定义书签。 5.1.1输入阻抗中含感性特性的匹配设计............................................ 错误！未定义书签。 5.1.2输出阻抗中含容性特性的匹配设计............................................ 错误！未定义书签。 5.2用分布参数来进行阻抗匹配 ............................................................... 错误！未定义书签。 5.3功率合成技术 .................................................................................... 错误！未定义书签。 5.3.1功率分配和合成单元。 ............................................................. 错误！未定义书签。第六章功放设计中的前馈技术 (40) 6.1前馈技术 (40) 6.2实现方案 (43) 6.2.1方案介绍 (43) 6.2.2主功放模块（MAM） (45) 6.2.3误差放大器模块 (46) 6.2.4延时滤波器模块 (46) -2-

(完整版)射频功率放大器的发展现状

1.1 研究背景 随着人类社会进入信息化时代，无线通信技术有了飞速的发展，从手机，无线局域网，蓝牙等，到航空航天宇宙探测，已经深入到当今社会生活的各个方面，成为社会生活和发展不可或缺的一部分。无线通信设备由最初体积庞大且功能单一的时代，发展到如今的口袋尺寸，方寸之间集成了各类功能强大的电路。这些翻天覆地的变化，都离不开射频与微波技术的支持。而急速增长的应用需求又促使着射频微波领域不断的研究，更新换代。快速的发展使得射频微波领域的研究进入了白热化阶段，而在几乎所有的射频与微波系统中，都离不开信号的放大，射频与微波功率放大器作为系统中功耗最大，产生非线性最强的模块，它的性能将直接影响系统性能的优劣，由于其在射频微波系统中的突出位置，功率放大器的研究也成为射频微波领域研究的一个十分重要的方向[1]。 功率放大器作为射频微波系统中最重要的有源模块，其理论方面已经十分成熟。 A 类、 B 类、 C 类、 D 类、AB 类、E/I E 类、F/I F 类、Doherty等各类功率放大器也已经成功应用到各个领域。 1.2射频功率放大器的发展现状 射频功率放大器的核心器件为其功率元器件——晶体管，它是一种非线性三端口有源半导体器件，它的放大作用，并不是晶体管能凭空产生能量，使能量放大，而是完全由集电极(BJT)或漏极(FET)电源的直流功率转换而来的。晶体管只是起到了一种控制作用，即用比较小的信号去控制直流电源产生随小信号变化的大信号，从而把电源的直流功率转换成为负载上的信号功率。功率放大器的理论知识发展已经十分完善，其面临的更多是一些工程的问题。所以，射频功率放大器性能的提升主要来自于晶体管性能的提升，即半导体技术的发展，和放大器本身电路形式的改进。根据晶体管所用的半导体材料的不同，可以大体将其分为三个不同的发展阶段。第一代半导体材料以硅(Si)和锗( Ge)等元素半导体为主。第二代半导体材料以砷化镓(GaAs)、磷化铟( InP)、锗硅(SiGe)等化合物半导体为代表，相比于第一代半导体材料，其禁带更宽、 1

(完整版)《射频电路理论与设计》习题参考答案

引言 0.3 解：利用公式l jZ Z in λπ 2tan 0=进行计算 （1）m n n l l jZ Z in 666 0102)12(32106)12(21062tan ?+=??+=∞=?=πππ 可见l 至少应该是1500Km （2）m n n l l jZ Z in 22 2 010)12(875.12105.72)12(105.72tan ---?+=??+=∞=?=πππ l 至少是1.875cm 。 0.4 解：利用公式C X L X C L ωω1,-==进行计算 （1）Hz f 40=所以ππω802==f 791051.210999.080--?=??=πL X 121210360.010 0111.0801?-=??-=-πC X （2）Hz f 9104?=，991081042?=??=ππω 3129991047.310 0111.0108109 .2510999.0108?-=???-==???=--ππC L X X 可见在低频时分布电感和分布电容可以忽略，但在射频时分布电感和分布电容却不能忽略。 0.5 解：集肤效应是指当频率升高时，电流只集中在导体的表面，导体内部的电流密度非常小。 而趋肤深度是用来描述集肤效应的程度的。 利用公式μσ πδf 1=来计算。 已知铜的磁导率m H /1047-?=πμ，电导率m S /108.57?=σ （1）m 00854.0108.5104601 77=?????=-ππδ

（2）m m μππδ21.110121.0108.51041031 5779=?=??????=-- 由计算数据可得，用铜线传输电能时，60Hz 时是不需要考虑集肤效应的，但是当传输射频信号时，3GHz 时需要考虑集肤效应。 0.6 解：利用公式DC RF R a R δ2≈，μσ πδf 1=计算 已知铜的磁导率m H /1047-?=πμ，电导率m S /108.57?=σ （1）m 57761000.3108.5104105001 --?=??????=ππδ 7.161000.321015 3=???≈--DC RF R R （2）m 67 791031.3108.51041041--?=??????=ππδ 1.1511031.321016 3=???≈--DC RF R R 通过计算数据结果说明在射频状况下，电阻损耗很大。 第一章 传输线理论 1.4解： 特性阻抗计算公式C L C j G L j R Z ≈++=ωω0 平行双导线,ln ,ln 222 2d d D D C d d D D L -+=-+=πεπμ 其中,105.10,101.223m D m d --?=?= 因为介质为空气，有m F m H /3610,/1049 07 0πεεπμμ--==?== 故而该平行双导线的特性阻抗为：

射频功率放大器的主要技术指标

射频功率放大器是各种无线发射机的主要组成部分。在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。 射频功率放大器电路设计需要对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题进行综合考虑。 射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，是研究射频功率放大器的关键。而对功率晶体管的要求，主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗等参数。 为了实现有效的能量传输，天线和放大器之间需要采用阻抗匹配网络。 3.1.1输出功率 在发射系统中，射频末级功率放大器输出功率的范围可小到毫瓦级（便携式移动通信设备）、大至数千瓦级（发射广播电台）。 为了要实现大功率输出，末级功率放大器的前级放大器单路必须要有足够高的激励功率电平。显然大功率发射系统中，往往由二到三级甚至由四级以上功率放大器组成射频功率放大器，而各级的工作状态也往往不同。 根据对工作频率、输出功率、用途等的不同要求，可以用晶体管、FET 、射频功率集成电路或电子管作为射频功率放大器。 在射频功率方面，目前无论是在输出功率或在最高工作频率方面，电子管仍然占优势。现在已有单管输出功率达2000kW 的巨型电子管，千瓦级以上的发射机大多数还是采用电子管。 当然，晶体管、FET 也在射频大功率方面不断取得新的突破。例如，目前单管的功率输出已超过100W ，若采用功率合成技术，输出功率可以达到3000W 。 3.1.2效率 效率是射频功率放大器极为重要的指标，特别是对于移动通信设备。定义功率放大器的效率，通常采用集电极效率?c 和功率增加效率PAE 两种方法。 1. 集电极效率?c 集电极效率?c 定义为输出功率P out 与电源供给功率P dc 之比，即 dc out p P =c η （3.1.1） 2.功率增加效率（PAE ，power added efficiency ） 功率增加效率定义为输出功率P out 与输入功率P in 的差于电源供给功率P dc 之比，即 c p dc in out PAE A P P P PAE ηη)11(-=-== （3.1.2） 功率增加效率PAE 的定义中包含了功率增益的因素，当有比较大的功率增益。 如何提高输出功率和保证高的效率，是射频功率放大器设计目标的核心。 3.1.3线性 ? 衡量射频功率放大器线性度的指标有三阶互调截点（IP3）、1dB 压缩点、谐波、邻道功率比等。邻道功率比衡量由放大器的非线性引起的频谱再生对邻道的干扰程度。 ? 由于非线性放大器的效率高于现行放大器的效率，射频功率放大器通常采用非线性放大器。但是分线性放大器在放大输入信号的放大的同时会产生一系列的有害影响。 ? 从频谱的角度看，由于非线性的作用，输出信号中会产生新的频率分量，如三阶互调分 量、五阶互调分量等，它干扰了有用信号并使被放大的信号频谱发生变化，即频带展宽了。

射频电路设计原理与应用

【连载】射频电路设计——原理与应用 相关搜索:射频电路, 原理, 连载, 应用, 设计 随着通信技术的发展，通信设备所用频率日益提高，射频（RF）和微波（MW）电路在通信系统中广泛应用，高频电路设计领域得到了工业界的特别关注，新型半导体器件更使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。微波射频识别系统（RFID）的载波频率在915MHz和2450MHz频率范围内；全球定位系统（GPS）载波频率在1227.60MHz和1575.42MHz的频率范围内；个人通信系统中的射频电路工作在1.9GHz，并且可以集成于体积日益变小的个人通信终端上；在C波段卫星广播通信系统中包括4GHz的上行通信链路和6GHz 的下行通信链路。通常这些电路的工作频率都在1GHz以上，并且随着通信技术的发展，这种趋势会继续下去。但是，处理这种频率很高的电路，不仅需要特别的设备和装置，而且需要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验。 下面的内容主要是结合我从事射频电路设计方向研究4年来的体会，讲述在射频电路设计中必须具备的基础理论知识，以及我个人在研究和工作中累积的一些实际经验。 作者介绍 ChrisHao，北京航空航天大学电子信息工程学院学士、博士生；研究方向为通信系统中的射频电路设计；负责或参与的项目包括：主动式射频识别系统设计、雷达信号模拟器射频前端电路设计、集成运算放大器芯片设计，兼容型GNSS接收机射频前端设计，等。 第1章射频电路概述

本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点，接着通过一个典型射频电路系统以及其中的单元举例说明了射频通信系统的主要特点。 第1节频谱及其应用 第2节射频电路概述 第2章射频电路理论基础 本章将介绍电容、电阻和电感的高频特性，它们在高频电路中大量使用，主要用于：（1）阻抗匹配或转换（2）抵消寄生元件的影响（扩展带宽）（3）提高频率选择性（谐振、滤波、调谐）（4）移相网络、负载等 第1节品质因数 第2节无源器件特性 第3章传输线

射频功率放大器(RF PA)概述

基本概念 射频功率放大器(RF PA)是发射系统中的主要部分，其重要性不言而喻。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大（缓冲级、中间放大级、末级功率放大级）获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。在调制器产生射频信号后，射频已调信号就由RF PA将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线发射出去。 放大器的功能，即将输入的内容加以放大并输出。输入和输出的内容，我们称之为“信号”，往往表示为电压或功率。对于放大器这样一个“系统”来说，它的“贡献”就是将其所“吸收”的东西提升一定的水平，并向外界“输出”。如果放大器能够有好的性能，那么它就可以贡献更多，这才体现出它自身的“价值”。如果放大器存在着一定的问题，那么在开始工作或者工作了一段时间之后，不但不能再提供任何“贡献”，反而有可能出现一些不期然的“震荡”，这种“震荡”对于外界还是放大器自身，都是灾难性的。 射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，如何提高输出功率和效率,是射频功率放大器设计目标的核心。通常在射频功率放大器中，可以用LC谐振回路选出基频或某次谐波，实现不失真放大。除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。 分类 根据工作状态的不同，功率放大器分类如下：

传统线性功率放大器的工作频率很高，但相对频带较窄，射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。射频功率放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲（A）、乙（B）、丙（C）三类工作状态。甲类放大器电流的导通角为360°，适用于小信号低功率放大，乙类放大器电流的导通角等于180°，丙类放大器电流的导通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作状态，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。射频功率放大器大多工作于丙类，但丙类放大器的电流波形失真太大，只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然接近于正弦波形，失真很小。 开关型功率放大器（Switching Mode PA,SMPA)，使电子器件工作于开关状态，常见的有丁（D）类放大器和戊（E）类放大器，丁类放大器的效率高于丙类放大器。SMPA将有源晶体管驱动为开关模式，晶体管的工作状态要么是开，要么是关，其电压和电流的时域波形不存在交叠现象，所以是直流功耗为零，理想的效率能达到100%。 传统线性功率放大器具有较高的增益和线性度但效率低，而开关型功率放大器具有很高的效率和高输出功率，但线性度差。具体见下表： 电路组成 放大器有不同类型，简化之，放大器的电路可以由以下几个部分组成：晶体管、偏置及稳定电路、输入输出匹配电路。

50MHz-250W射频功率放大器的设计复习课程

50M H z-250W射频功率放大器的设计

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 本都能集中到机内,如电路合理工艺精良,性价比大优于 商品机. 再说回电路,之所以使用无反馈电路就是想用晶体管 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除

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。第二级的工作电流约为13mA，增益约为18dB，忽略了输出级的轻微损耗，整机增益在33dB 左右，可以直驳CD机了。 第一级电路与第二级电路在匹配上是没有问题的，但第二级与输出级却由于无反馈而有一定的要求了。若在此输出级使用一般常见的两级射极跟随器，输入阻抗一般只能达到15K欧，由于音箱的阻抗在全频段的不平均，将令第二级电压放大电路的负载（为输出级的输入阻抗）变得不平均稳定。这将导致此级在全频带的放大量不一致，而本机又没有使用环路负反馈来纠正增益。 要解决这一问题有两种方法，一个是输出级用场效应管作推动，使输入阻抗阻抗在理论上达百万M欧，，在实际的应用中可在50K欧，但使用场效应管往往需要有120mA如此大的静态电流，否则音色显得干硬，而如此大的功耗而使功放级的偏置难于补偿。另一种方法是使用近年来许多进口高档机采用的三级双极型三极管组成的输出级电路，本机就采用这种电路，使实际的输入阻抗在50K以上，且不易受音箱负载的影响，但50K的负载对于第二级放大电路来说是太高的，为免增益太高，在第二级放大电路的集电极上各并上了一个10K的电阻，从而令本级达到了预期的增益，且使本级负载的更为稳定，频响更平坦。 输出管使用三对5200/1943并联，以降低输出阻抗，由于无负反馈，这级往往需要较大的静态电流来克服失真与改善音色。另外，直流化电路也是国外高档功放的基本电路形式，本机也不例外，使用直流放大电路可以杜绝耦合电容的音染，获得更好的音色效果，至此后级功放的电路已告完成。 在此有必要提及一下的是音量电位器与后级电路的匹配.在沙的国内DIY的朋友中,多有喜欢在后级的输入端加个音量电位器控制音量就算了,就算是有前级放大的,电位器多是放于前后级之间,这样做本是没有问题的,但如今的电路多数会在后级的输入端加有低通滤波网络,这时就会产生问题了。 电位器的输出阻抗相对较大，而后级的输入低通滤波的截止频率大多是忽略前面的输出阻抗而计算的，而音量电位器的输出阻抗是无法估计的，因其在不同的刻度位置时会有不同的输出阻抗，这样一来，所设计的理想截止频率却变得不理想，截止频率下移了，限制了高频的延伸，为此我在电位器与后级间加入了一级的缓冲电器，以将电位器与后级的直接关联切断，在实际的听感中，会觉得有此电路后高频的延伸力增强，分析力提高，声音却更顺耳，当然这也会与增加了一级的电路有关。而事实上这个缓冲电路也可以说是一个前级。 后级的电压放大级单独用上一组并联稳压电源，本机的缓冲级与音调电路使用另一组关联稳压，音调的切换使用一个OMRON的高品质继电器，以求减低故障率。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除