直放站的射频功放调试
福建信息职业技术学院
毕业实习（设计）
系别：电子工程系
专业：通信技术
班级：通信0331
学号：031023124
学生姓名：翁金枝
指导教师：陈佳
目录
1.直放站的概述 (1)
1.1直放站的定义 (1)
1.2直放站的种类 (2)
1.3直放的应用 (3)
2.功率放大器的概述 (3)
3.功放的生产流程 (4)
3.1备料 (4)
3.2焊接 (4)
3.3电源的调试 (4)
3.4组装 (4)
3.5测试并作记录 (5)
3.6包装入库 (6)
4.功放的测试指标 (6)
5.功放测试 (6)
5.1功放增益、静态电流、功率、ALC范围测试方法 (6)
5.2功放ACPR测试 (8)
5.3功放三阶互调的测试 (9)
5.4温度模拟量输出、电流指示电压 (10)
5.5测试功放ATT衰减 (10)
5.6功放带内波动测试方法 (10)
5.7功放噪声系数测试步骤 (11)
5.8功放驻波比测试方法 (12)
5.9常见故障现象分析及处理 (13)
6.结束语 (14)
7.参考文献 (14)
功率放大器的概述
直放站的射频功放调试
摘要:本文主要概述了直放站和功率放大器的理论知识以及在实际运用功率放大器中的生产流程及所要调试功率放大器的主要技术指标、调试步骤相关注意事项。同时分析了功率放大器在直放站中的作用，功率放大器的常见故障。
关键词:直放站功率放大器功放的生产流程功放的测试指标功放测试
1．直放站的概述
1.1 直放站的定义
直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。
直放站是一种中继产品，衡量直放站好坏的指标主要有，智能化程度（如远程监控等）、低IP3（无委规定小于-36dBm）、低噪声系数(NF)、整机可靠性、良好的技术服务等。使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，主要是由于使用直放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖，二是其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统。
直放站主要用于基站信号过弱的地区,作中继站用,通过直放站放大基站信号,再传向更远更广的地区,扩大了网络覆盖范围; 直放站是一个双向传输的双工放大器,一路是接收基站信号经放大后发射传向移动台,一路是接收移动台信号经放大后发射传向基地台, 因此, 直放站的组成主要是接收机、发射机、天线。
图1.1 直放站系统结构
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1.2 直放站的种类
移动通信直放站的种类
1.2.1从传输信号分有GSM直放站和CDMA直放站;
GSM移动通信直放站是解决基站覆盖而存在信号盲区的一种方式。通过架设直放站不但能改善覆盖效果，同时能大大减少投资基站之成本。
CDMA直放站是为了消除移动通信网覆盖盲区或弱信号，延伸基站信号覆盖的一种中继设备，它能解决消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区，地下停车场、地下隧道、商场、电梯等基地无法到达信号的盲区，提高了覆盖范围增强了信号覆盖延伸。
1.2.2从安装场所来分有室外型机和室内型机;
直放站用于室外覆盖时，无线移频直放站可以对覆盖区域进行全向或大角度（大于90度）覆盖，而无线同频直放站不能达到这样的要求。因此，在对天线隔离度要求较高、设计中隔离度指标难以用工程实施达到的站点。
直放站用于室内主要是为了大厦内、停车场、电梯内存在信号无法覆盖到的区域,解决信号的覆盖面广泛的作用。
1.2.3 从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站;
宽带直放站它是一个与移动通信无线系统同步的直放站系统，包括：一个直放站主机；该主机包括有滤波器、低噪声放大器、功率放大器、双工器、监控板；一个施主天线；一个重发业务天线；
选频式直放站为了选频，将上、下行频率下变频为中频，进行选频限带处理后，再上变频恢复上、下行频率。
1.2.4从传输方式来分有直放式直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站。
直放式直放机用于下行从基站接收信号，经放大后向用户方向覆盖；上行从用户接收信号，经放大后发送给基站。为了限带，加有带通滤波器。
光纤传输直放站将收到的信号，经光电变换变成光信号，传输后又经电光变换恢复电信号再发出。
移频传输直放站将收到的频率上变频为微波，传输后再下变频为原先收到的频率，放大后发送出去。
功率放大器的概述
图1.3直放站组成图
1.3直放站的应用
GSM、CDMA和光纤直放站和室内覆盖系统为各种信号盲区可提供不同的详细解决方案，其适应范围如下：
扩大服务范围，消除覆盖盲区，如高山，建筑物，树林等阻挡物而形成的信号盲区；
在郊区增强场强，扩大郊区站的覆盖；
沿高速公路架设，增强覆盖效率；
解决室内覆盖，如大型建筑物内信号衰减信号盲区、地下商城、地铁、遂道等衰减信号盲区；
将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙；其它因屏蔽不能使信号直接穿透之区域等。
所谓直放站是一种具有接收和放大发射移动电话网络信号功能的无线电通信中转设备，称之为信号放大器，俗称直放站。直放站是一种无线电发射设备，必须经无线电管理部门审核批准方可设置使用。按国家信息产业部规定，目前只有中国移动通信有限责任公司和中国联合通信有限公司可开展公众蜂窝移动通信运营业务，其他任何单位和部门不得在公众蜂窝移动通信频段内擅自设置使用无线电收发设备。
2. 功率放大器的概述
高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大和宽带高频
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功率放大器两种，窄带高频功率放大器。通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
3. 功放的生产流程
3.1备料：
包括元器件、外壳、PCB线路板。
3.2焊接：
3.2.1 贴片元件的焊接
3.2.2 DIP（分力）元件的焊接：
监控板串口、连接线、磁珠、电源接口。
3.3电源的调试：
3.3.1检查所有带极性的元件，应于标称相符；
检查所有元器件，是否有存在短路、漏焊、虚焊、错焊等。
3.3.2将前级的板加上电压，并且将最大电流限制在一定范围内，确定无误后通电，测试各电压点的电压满足一定的要求。加在板上的电压一般为正27V，测试各三极管的偏置电压。
测试电路如下图：
图3.1初测试连接图
3.3.3一切正常后，便可通过。
3.4 组装：
即将线路板装入铝壳，用螺钉将线路板固定紧。装上单向器和模块并锁紧，再装上SMA接头和穿心电容（332），再焊上连接前后级电源的磁珠和连接前后级射频信号的半柔电缆，确定所有钉都锁紧，焊上所有接头及管脚。
功放生产流程
3.5 测试并作记录（盖上盖板后）
3.5.1增益
3.5.2平坦度
3.5.3功率
3.5.4数控ATT功能
3.5.5ALC范围
3.5.6三阶互调
3.5.7带外杂散
3.5.8耦合度
3.5.9输入驻波比
3.5.10输出驻波比
图3.2测试增益、功率、数控ATT功能、ALC范围、
三阶互调、带外杂散参数的测试连接图
图3.3带内平坦度的测试连接图
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3.6包装入库：
3.6.1贴上面板标签，如+27V，输入输出口，SYD等等
3.6.2将SMA接头用塑帽套住
3.6.3用空气袋包装入库
4. 功放测试指标
4.1增益 50dBm
4.2静态电流≤600mA
4.3功率 35dBm
4.4 ALC范围≥20dBm
4.5模拟ATT ≥5dB
4.6三阶互调≤-50dBm
4.7带内波动≤1dB
4.8噪声系数≤1.5
4.9 ATT范围 29.5~32.5dB
4.10驻波比≤1.4
4.11最大功率 35dBm
4.12电流检测 0.6~0.85V
5.功放测试
5.1
Ⅰ
Marker
功放测试
按设置频率键设置频率为30MHz ；按设置带宽键设置带宽为5MHz ；按设置电平键设置测试电平为10dBm ；用N －BNC 校准线按上图连接（图5.1），连接CAL OUT 和IN PUT 口;观察频谱仪上的电平最大值是否与仪器校准信号有偏差。如有偏差操作如下： SHIFT CAL
先按
5.1） ，此时按键上方的指示灯会亮，再按 5.1），此时频谱仪屏幕右边上会出现下列CAL 菜单①（这里列出几个完整的菜单列举说明，以下没有一一列出，只写出所选项，完整菜单看屏幕显示），选择第一项仪器会自动全部校正完成，校正时间大约需要10分钟。
链路连接
图5.2信号源校准连接图
按链路连接图连接，一般情况下，将信号源输出信号设置为-30dB ，衰减器衰减设置为-40dB ，从频谱仪上读取的数据便是整条链路的衰减量。 5.1.2功放总增益的测试步骤
链路校准
+9V
图5.3增益测试连接图
说明: 按5.3测试图连接，检查无误后通电，从频谱仪上读取频率相应的幅度值，
该幅度值减去链路的总衰减量，则为该功放的总增益。如：读数为17dB ，链路衰减为40dB ，则增益为57dB 。 按表5.1作测试记录。
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5.1.3功放静态电流测试
按图3.2电路连接，在不开信号源的情况下，电源所显示的电流为该功放的静态
电流。按表5.1作测试记录。
5.1.4功放功率的测试
按图3.2电路连接，在检查无误后，根据Po=Pi+G（Po为输出功率，Pi为输入
信号，G为增益），先估算输入信号的大小，通电，根据Po=Pi+G计算出该功放的输
出功率。按表5.1作测试记录。
5.1.5功放ALC范围测试
按图 3.2电路连接，在检查无误后，通电，从频谱仪作一个频标,按面板PEAK SEARCH MARKERΔ,用微调将ALC电位器调到最小时频谱仪上得到功放ALC范围,
并将其记录表5.1。
表5.1测试记录表
GSM900下行50dB 3W PA测量值记录表
编号:212000730802 静态电流: _______增益：_______ 增益平坦度：_______
温度检测：______
正向功率电压：________ 反向功率电压：________ALC控制范围: 测试
口耦合度：___________
电流指示电压: 输入驻波比: 输出驻波比：模拟ATT范围: 使能端
输出功率与三阶互调的关系：
5.2 功放ACPR测试
5.2.1按图3.2链路连接
5.2.2检查无误后，通电，开启信号源的射频信号，算出此时功放的输出功率P。
5.2.3开启信号源的调制信号，从频谱仪上得到如图5.4的波形，将视频信号平均。
（打开 VIDEO AVERGE ON OF 键）
功放测试
5.2.4设置中心频率、RBW 30KHz、MARKERΔ 750KHz（下行）/900KHz（上行）、1.98MHZ，按SRART，分别读取数据，再将各数据加上16dBm，则得到该功放在输出功率P时的ACPR。(如果用R3465频谱仪测量,那么直接读出的值就是ACPR值)
图5.4信号源调制信号图 f (MHZ)
5.3功放三阶互调的测试
5.3.1按图3.2电路连接
5.3.2设置参考电平（REF LEVEL ）为－10dBm～＋10dBm
5.3.3检查无误后，通电，加入-16dBm的信号，使输出满足要测试功率。
5.3.4开启信号源双音信号，将会出现如图5.5的波形。
（MHz）
图5.5 三阶互调图
5.3.5按面板PEAK SEARCH MARKERΔ NEXT PEAK 便可读出频显的三阶互调值。（注意ＲＥＦ LEVER 对三阶互调的影响）
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5.4 温度模拟量输出、电流指示电压
5.4.1按图3.2电路连接。
5.4.2经检查无误后，通电。
5.4.3用万用表红表笔测量ATMEG16的第37脚的电压值。（以0.5V为基准电压,此时温度为0℃。模块温度每上升1℃，该电压上升0.01V）
5.4.4用万用表的红表笔测量ATMEG16的第34脚的电压值为电流指示电压。
5.4.5并作测试记录表5.1。
5.5测试功放ATT衰减
5.5.1测试步骤
测试连接图
图5.6ATT衰减测试连接图
说明:按测试连接图连接，将矢量网络分析仪的射频信号设置在-40dBm，衰减器衰减40dB。
检查无误后通电，按功放最大增益时，进行传输校准。
在监控板上分别衰减1、2、4、8、16、31，分别读取数据。
并作测试记录表5.1。
5.6功放带内波动测试方法
5.6.1仪器的校准
通电，调用矢量分析仪已校准所存的系统。
将矢量分析仪PORT1与PORT2用SMA-50KK头连接。
射频信号设置。MENU POWER POWER RANGES RANGE
输入信号设置为-30dBm.
找到THRU软键，对仪器进行校准。
功放测试
按CAL CALIBRATE MENU RESPONSE THRU
测试连接图
图5.7带内波动测试连接图
按测试连接图连接，确定无误后方可通电测试。
在指定的频率930MHz~960MHz范围内，找到其最大增益值G1和最小增益值G2，则带内波动G1-G2。
5.7功放噪声系数测试步骤
5.7.1仪器的校准
通电，将噪声源与噪声仪输入端连接，连接图5.7如下：
图5.8噪声仪校准图
设置初始频率、终止频率间隔，即按START—ENTER、STOP—ENTER、STEP SIZE —ENTER，一般情况下，频率间隔设置为1MHz。
按两下CALIBRATE，仪器自动校准三遍，校准完后按下NOISE FIGURE AND GAIN 键，若显示“0”，则校准成功，便可开始测试。
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5.7.2测试步骤
校准仪器
+9V
(不同功放增益衰减量应不同,以噪声仪上显示大于10dB为基准)
图5.9噪声系数测试连接图
说明: 按5.9测试连接图连接，检查无误后通电，读取测试频率所对应的噪声系数。（其频率应与功放的频率相对应）
5.8功放驻波比测试方法
5.8.1仪器的校准
打开矢量分析仪电源开关，按SAVE/RECALL键进行调用系统，选择已校准保存的系统，按下RECALL STATE键进入测试系统。
设置初始、终止频率。即START---M/u STOP----M/u。（“---”表示频率）设置频标。即MARKER→依次设置
设置射频信号，按MENU→POWER→POWER RANGES→RANGEL，输入信号为0dBm。
设置格式。即FORMAT→SWR。
按CAL→CALIBRATE MENU→S11→PORT，依次校准三项（OPEN、SHORT、LOAD）→DONE 1-PORT CAL→SAVE/RECALL→RE-SAVE STATE→YES→RECALL STATE。
检查校准是否正确。接上50Ω负载，若显示1.00……即为校准成功。
5.8.2测试步骤
常见故障现象分析
调出已校好的系统,
要测试输出驻波比时无须给功放通电,而测试输入驻波比时加电.
测试连接图。
图5.10输入驻波比测试连接图图5.11输出驻波比测试连接图读取数据，并作记录表5.1。
5.9常见故障现象分析
5.9.1增益不够（差1-2dB）：可通过用点频法测试各点的增益是否满足要求，一般情况下是3dB桥和与之相连的电容出现虚焊。
.9.2增益只有1-20dB：则说明信号经过某一级后没有放大，而是直接输出，也中用点频法来检查或用探针一级一级放大管的探测放在数是否正常，原因可能是由于器件损坏或是由于后级电路短路。
5.9.3前级产生自激：产生自激的主要原因是电路的接地不良所引起的。
5.9.4没有信号输出：有可能是信号没有输入、输入口器件虚焊、电源未接，或是由于信号经过某一级后信号线漏焊等引起的，也可能是单向器焊反或焊错。
5.9.5电流过大：此现象一般是由于电源短路而引起的或是功放管9030后级旁边电容虚焊。
5.9.6ALC电平无法控制功率：这是由于AD8361损坏、π衰减电阻虚焊或损坏。
5.9.7.ATT不起控制作用：可先查一下各个过孔是否有短路，若过孔可以，可再查一下所相关联的集成块ATMGE16数控脚是否有问题，若有更换H273即可。
5.9.10ATMGE16程序无法烧写：可能是烧写串口相互短路、ATMGE16集成块损坏。
6、结束语
在通信系统中直放站主要是作为信号放大器来用，直放站主要用于基站信号过弱的地区,作中继站用,通过直放站放大基站信号,再传向更远更广的地区,扩大了网络覆盖范围，而直放的中主要有双工器、你噪放、放率放大器等。功放是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。而本人所从事是功率放大器的调试，首先，要对测试所使用到的机器先进行学习，如：频谱仪、矢量网络分析仪、噪声仪、扫频仪、及信号源等等，仪器校准根据使用本身内部的校准信号的频率、电平、带宽进行设置，观察仪器是否与校准信号有所偏差，而进行校准。
所测试的指标是功率放大器在使用中所用到的技术指标，对这些指标进行出产前的测试，根据表5.1测试指标进行测试，三阶互调是器件非线性放大所产生的干扰信号，而对有用信号产生干扰。在测试中是将三阶互调调试到可接受的指标下，而不对主信号产生信号的干扰。ATT衰减量调试是为了在使用中信号可能不使用到这么大的信号到对信号进行一些衰减来使信号达到可使用的程度。ALC电平控制范围同样的作用是对功率进行限制使功率放大器限制在某一功率值，从而达到所使用的功率值。输出、输入驻波比指标作用是减小信号在直放链路中产生信号的衰减。
在调试过程中有时会出现功放某一指标不能达到指标或出现故障，这些就要通过个人对功率放大器内部的电路进行调试，我所认识到调试的最高技术是怎样将一个指标很差的功放调试到指标都能通过的程度或是将一批本来指标就很差的指标通过自己的调试都能统一修改达到指标，这是我最大的目标，也是功放调试的最高技术。在调试过程中有时会出现一些功率放大器故障，故障要通过自己的维修，在维修过程中得到经验是对功率放大器本身的内部电路有所了解，对功放的维修也比较的快解决问题。在指导教师的教导下本人很快掌握了小功率放大器、数控衰减器、及推动放大器等等。在调试组的这段时间里，让我深刻体会到了微波的深奥与复杂，一个小小的电阻，一个小小的电容，一根小小的导线，都可能影响到整个模块的性能指标。
7、参考文献：
[1] 樊昌信通信原理（第5版）国防工业出版社版本：2003年5月
[2] 沈保锁侯春萍现代通信原理国防工业出版社版本：2002年6月
[3] 李卫校 GSM 900下行3W调试工艺指导书[21200073] 福建三元达通讯股份有限公司
[4] 沉本键常用使用仪器方法福建三达通讯股份有限公司 2003年4月
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。
射频基础知识培训
射频基础知识培训 1、无线通信基本概念 利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式称之为无线电通信（Wireless Communication），也称之为无线通信。利用无线通信可以传送电报、电话、传真、数据、图像以及广播和电视节目等通信业务。 目前无线通信使用的频率从超长波波段到亚毫米波段（包括亚毫米波以下），以至光波。无线通信使用的频率范围和波段见下表1-1 表1-1 无线通信使用的电磁波的频率范围和波段
由于种种原因，在一些欧、美、日等西方国家常常把部分微波波段分为L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段（或称子波段），具体如表1 - 2所示 表1-2 无线通信使用的电磁波的频率范围和波段
无线通信中的电磁波按照其波长的不同具有不同的传播特点，下面按波长分述如下： 极长波（极低频ELF）传播 极长波是指波长为1~10万公里（频率为3~30Hz）的电磁波。理论研究表明，这一波段的电磁波沿陆地表面和海水中传播的衰耗极小。 1.2超长波（超低频SLF）传播 超长波是指波长1千公里至1万公里（频率为30~300Hz）的电磁波。这一波段的电磁波传播十分稳定，在海水中衰耗很小（频率为75Hz时衰耗系数为m）对海水穿透能力很强，可深达100m以上。 甚长波（甚低频VLF）传播 甚长波是指波长10公里~100公里（频率为3~30kHz）的电磁波。无线通信中使用的甚长波的频率为10~30kHz，该波段的电磁波可在大地与低层的电离层间形成的波导中进行传播，距离可达数千公里乃至覆盖全球。 长波（低频LF）传播 长波是指波长1公里~10公里（频率为30~300kHz）的电磁波。其可沿地表面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）。 中波（中频MF）传播 中波是指波长100米~1000米（频率为300~3000kHz）的电磁波。中波可沿地表面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）。中波沿地表面传播时，受地表面的吸收较长波严重。中波的天波传播与昼夜变化有关。 短波（高频HF）传播 短波是指波长为10米~100米（频率为3~30MHz）的电磁波。短波可沿地表面传播（地波），沿空间以直接或绕射方式传播（空间波）和靠电离层反射传播（天波）。 超短波（甚高频VHF）传播
移动通信直放站系统基础知识
移动通信直放站系统基 础知识 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
√移动通信直放站系统基础知识 综合覆盖系统 综合覆盖系统工程材料介绍 工程作业指导书 工程施工规范 汇编：林书沉、黄环球 2004、3
移动通信概述 1．移动通信概述 移动通信是指通信双方至少有一方在移动状态中进行信息的传输和交换。由于广泛地利用了通信工具，替代了出差、联系工作，即可大量节约能源，又可节约大量的旅途时间，提高了社会生产、流通领域各个环节的速度和效率，创造出更多、更高的社会经济价值。 移动通信发展 移动通信起始于20世纪20年代，是20世纪的重大成就之一。在1895年发明了无线电之后，有关人士将莫尔斯电报用于船舶通信上，曾在1912年的一次海难中起到了通信作用，使得695人获救生还。从此开始了移动通信的发展。 自20世纪70年代后期第一代蜂窝网（1G）在美国、日本和欧洲国家为公众开放使用以来，频谱资源的不足和模拟电子技术的局限性制约着蜂窝移动通信的发展。直至1990年，泛欧数字蜂窝网正式向公众开放使用，采用数字时分多址（TDMA）技术，信道带宽200kHz,使用新的900MHz频谱，称为GSM （全球移动通信系统）系统，属于第二代蜂窝网（2G），这是具有现代网络特征的第一个全球数字蜂窝移动通信系统，从而使GSM成为世界上最流行的数字蜂窝网标准，随后，世界各国政府又联合制定了GSM的等效技术标准――DCS1800，它在1．8～2GHz上提供个人通信业务（PCS）。1991年开始使用数字时分多址（TDMA），1993年又有基于码分多址（CDMA）的数字蜂窝移动通信系统，分别称为IS-54和IS-95。20世纪90年代后，第二代数字蜂窝网广泛使用，数字通信技术成为大势所趋，2G除了提供移动手机互通电话外，还
射频功率放大器在移动通信工程和测试中的应用
应用一：功率放大器作为传播模型校正发射机 在移动通信基站新站选址前，需要采用经验模型来进行小区规划。无论采用哪种经验模型，由于和实际环境存在一定的误差，同时，对各种地形的判断也具有主观性，所以其预测结果往往和实际结果有较大的差异。因此，在工程上需要用连续波（CW）模拟发射机对预测的传播模型进行校正。 采用信号发生器加宽带功放的模式，一套设备就可以实现各种频段的模型校正发射系统，包括CDMA、CDMA2000、GSM900/1800、E-GSM、PHS、TD-SCDMA和WCDMA，成本十分低廉。如果采用CW信号源（如Agilent 8646），可以组成宽带的CW发射机；如果采用矢量信号源（如Agilent ESG），则可以组成各种带调制信号的宽带发射机。 放大器应用一：宽带放大器实现通用的模型校正发射机 应用二：功率放大器作为基站发射机来评估基站天馈系统 前例是应用于在新基站选址之前，而本例则是应用于在站址确定，而且天馈系统架设完毕后，用功率放大器来评估天馈系统的实际覆盖范围，在这种情况下，放大器的输出应该和基站发射机的输出功率大小一致。
放大器应用二：用放大器来评估天馈系统的覆盖范围 应用三：用功率放大器来配合室内分布系统的安装 在移动通信室内分布系统，尤其是兼容多制式、多频段的综合室内分布系统中，功率放大器可以作为以下二种应用。 1. 作为模拟发射系统，这种应用类似于应用一，只是本应用是在室内进行； 2.作为模拟干线放大器。 在本应用中，增益可调的宽带放大器（0.8-2.5GHz）尤其适用。
放大器应用三：用放大器来配合综合室内分布系统的安装和调试 应用四：用功率放大器来测量泄漏同轴电缆 功率放大器可以用来测量泄漏同轴电缆的泄漏大小，如果是宽带测试，可采用均衡器来补偿通带频响。
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-
射频功率放大器RFPA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。
经典Wifi射频电路的设计与调试
一：WiFi产品的一般射频电路设计(General RF Design In WiFi Product) 2011-01-20 18:18:41 写在前面的话： 这篇文章是我结合多年的工作经验和实践编写而成的，具有一定的实用性，希望能够对大家的设计工作起到一定的帮助作用。 I. 前言 这是一篇针对性很强的技术文章。在这篇文章中，我只是分析研究了Wi-Fi产品的一般射频电路设计，而且主要分析的是Atheros 和Ralink的解决方案，对于其他厂商的解决方案并没有进行研究。 这是一篇针对性很不强的技术文章。在这篇文章中，我研究，讨论了Wi-Fi产品中的射频电路设计，包括各个组成部分，如无线收发器，功率放大器，低噪声放大器，如果把这里的某一部分深入展开讨论，都可以写成一本很厚的书。 这篇文章具有一般性。虽然说这篇文章主要分析了Atheros和Ralink的方案，但是这两家厂商的解决方案很具有代表性，而且具有很高的市场占有率，因此，大部分Wi-Fi 产品也必然是具有一致或者类似的架构。经常浏览相关网站的人一定知道，在中国市场热卖的无线路由器，无线AP很多都是这两家的解决方案。 这篇文章具有一定的实用性。这篇文章的编写是基于我们公司的二十余种参考设计电路，充分吸收了参考设计的精华，并提取其一般性，同时，本文也重在分析实际的电路结构和选择器件时应该注意的问题，并没有进行深入的理论研究，所以，本文具有一定的实用性。 这篇文章是我在自己的业余时间编写的（也可以说我用这种方式消磨时间），如果这篇文章能够为大家的工作带来一点帮助，那将是我最高兴的事。我平时喜欢关注一些业界的新技术新产品，但是内容太多，没有办法写在文章中，感兴趣的同事可以访问我的博客：https://www.wendangku.net/doc/b96328042.html,。研发设计千人群(电子+结构) 在这里,实现资源共享,人脉扩张! 群号229369157 229369157 由于时间有限，编写者水平更加有限，错误之处在所难免，欢迎大家批评指正。 第1章. 射频设计框图 做技术的，讲解某个设计的原理时，都会从讲解框图开始，本人也不例外，先给大家展示一下Wi-Fi产品的一般射频设计框图。
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
射频功率放大器自动测试系统
Headline LS3600 射频功率放大器自动测试系统 ——北京航天新锐科技有限责任公司 IMAGE OF SOLUTION Body Copy 系统概述 系统主要由是德新一代的频谱分析仪、射频和微波信号源、网络分析仪、噪声系数分析仪、功率计、数字示波器、高性能直流电源、万用表、低频开关以及数字I/O、定制的射频微波开关矩阵等仪器和相关设备组成。 这些高性能的仪器设备不但为被测功放提供了激励和分析功能，同时也提供了功放所必需的直流供电和功率调整等外围电路。 LS3600射频功率放大器自动测试系统具有测试信号调理、配置和测试校准功能，能够对功放的各项主要参数进行精确、快速、灵活地测试。所有的仪器设备受控于核心的测试系统软件，可以进行全自动的生产型测试和手动型的研发设计型测试，符合不同阶段的测试要求。
系统特点 1. 可根据客户的需求和被测功放的类型，更换和添加其他测试仪器设备，真正为客户的特定需求而定制 在测试功放时，需要对激励信号的功率和输出的功率进行估算和配置，本测试系统中的开关矩阵软面板、路径损耗表和仪器软面板能帮助用户完成这样的功能。在手动测试模式下，用户可以方便地在界面上构思对被测功放的配置，而不必拆来拆去，而将精力集中在测量方法和测量结果上。 2. 集成了可程控的开关矩阵，简化了被测件和系统仪表之间的复杂连接 功放的测试需要衡量多方面的参数，而这些参数的测量涉及到众多的仪器以及这些仪器的连接、校准、信号调理和复杂操作。本测试系统中集成的可程控开关矩阵就能实现这样的要求，使得被测功放和所有仪表一次连接完成。在自动测试模式，系统会根据预先设定好的测试流程自动切换信号路径，配置激励信号功率和功率衰减，完成每项参数的测试。而在手动测试模式，系统允许用户操作程控开关和所有仪表的软面板，完成必要的数据估算和测量工作。路径的位置、损耗及衰减值和仪表测量结果在软件平台上一目了然。 3. 测试软件可以在不同的模式下工作：全自动模式和手动测试模式，全自动模式适用于生产型测试；手动测试模式适用于研发设计型测试 全自动的生产型测试要求系统可以提供自动连接、快速准确的测试和定制的测试结果及报告显示。 本测试系统可以让用户自由选择被测件的待测参数，并对相关参数和极限值进行设置，测试配置和测量结果都可以方便地存储和调用，与测量结果相关被测件和测试者、测试日期、 被测件串号等所有信息都可一并存入数据库，并可实现浏览、管理、打印等功能。
射频功率放大器模块的设计与实现
射频功率放大器模块的设计与实现 摘要：提出了功率放大器设计中的两个关键问题，结合GSM直放站功率放大器模块的工程实例，详细分析了该功率放大器模块的设计过程。最后给出该模块样机的实测结果，进一步验证了设计方法的有效性。 关键词：功率放大器;射频电路;线性化 引言 随着现代数字移动通信技术的蓬勃发展，用户对无线通信设备的性能要求越来越高，实现在各种环境中的稳定、高速的数据传输是未来移动通信系统研究者的主要目标之一。射频功率放大器是发射机的末级，它将已调制的频带信号放大到所需要的功率，保证在覆盖区域内的接收机可以收到满意的信号电平，但不能过于干扰相邻信道的通信，同时又要尽量地保持放大后的大功率信号不失真畸变。这些不同方面的要求使得功率放大器的设计者要面面俱到地考虑到很多指标的平衡，功率放大器的设计也成为无线通信系统设计过程中的关键步骤之一。 功率放大器设计中的两个重要问题 电路设计中的电磁兼容(EMC)措施 射频电路工作在很高的频率上，在元件引脚或者电路引线上会产生一定的寄生参量。而射频功率放大器中，在高功率、大电流的环境下，寄生参量对于系统的影响大大增加，另外，引线电感及走线电感等又是引起高频辐射干扰的重要因素，这些功率不小的电磁干扰(EMI)可能会使功率放大器本身、电源部分或者系统的其他部分的性能大幅下降，很多情况下会直接影响系统的多项主要指标。 为了尽可能减小电磁干扰的影响，需要在电路设计及PCB设计中采取电磁兼容(EMC)措施，这样做也能有效地减少后期调试工作量，增加产品的可靠性和一致性，提高产品性能。 我们在工程中采取的措施主要有：电源线应尽量粗，器件电源或偏置网络都应该多加去耦电容和扼流电感，并选用高频性能好的器件，从而增加电源的稳定性，减少电源波动对于器件的影响；PCB设计要合理布局，功率放大器部分应该与其他低功率或者数字部分尽量远离，并在中间加装金属隔条、屏蔽罩或微波吸附材料，避免功率放大器与其他部分的相互辐射干扰；PCB设计中，在无元件、线路经过的位置多加保护地，并多加金属化通孔造成多点接地；射频走线尽量短，严格控制线头、引脚长度，匹配网络应尽量靠近需要匹配的器件，等等。实践证明，这些措施都能够很好地减少电磁干扰，改善电路性能。 功率放大器的线性化
射频功率放大器开题报告
第1章概述 本章介绍了射频功率放大器的研究目的和意义，讨论现阶段的研究现状以及发展趋势，最后阐述了在论文期间所做的主要工作和前期计划结构。 1.1课题研究的目的和意义 随着21世纪的到来，人类社会已步入信息时代社会信息极大的改变了人类社会的生产、工作、学习和生活方式，人们对信息的依赖与需求越来越大，随时随地、迅速可靠的与通信的另一方进行任何方式的信息交流成为人们不断追求的目标。从全球范围来看，无线通信用户的年增量都在大幅度的增长，无线通信已经进入规模化发展的阶段。如今快速的发展无线通信已成为信息产业中最耀眼的亮点，并成为社会经济发展的动力。现代通信迅速发展，对射频功率放大器的要求也越来越高，其在整个无线电通讯系统中非常重要，输出功率决定了通讯距离的长短，其他方面也对通讯的效率性能指标起决定性作用。 射频功率放大器由于尺寸、线性度高、噪声低等优点，广泛运用与在卫星通信、雷达和电子战以及各种工业装备，伴随着无线通讯和军事领域新标准新技术的发展，对射频功率放大器的性能要求也高，使之在更宽频带内，具有更高的输出功率、效率和可靠性，例如为在有限的频谱范围内容纳入更多的内容就要求更多的通讯通道，获得较高的输出功率，现在通讯系统均采用了QPSK、64QSN等线性调制技术，这些调制技术对功放的非线性非常敏感，因而对放大器有更高的线性要求，提高功率放大器的可靠传输，以避免对其他信道的干扰，保证通讯的正常可靠。 为了满足各种应用需求，近十几年来人们不断推动射频功率放大器的发展和进步，在这十几年发展过程中，射频器件及射频技术的发展是推动射频功率放大器发展的俩大因素射频器件的发展是射频功率放大器的发展成为可能，射频技术的发展使射频功率放大器的性能得到提高。目前，由于无线领域局域网的市场潜力，世界各国的工业界和科技界都投入巨大的力量，加强这方面的研究与开发工
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。
射频知识基本概念和术语
射频知识———基本概念和术语 一、基础知识 概念辨析：dBm, dBi, dBd, dB, dBc 1、dBm dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。 [例1] 如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。 [例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为： 10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。 2、dBi 和dBd dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值，但参考基准不一样。dBi 的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。一般认为，表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2. 15。 [例3] 对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi（一般忽略小数位，为18dBi）。 [例4] 0dBd=2.15dBi。 [例5] GSM900天线增益可以为13dBd（15dBi），GSM1800天线增益可以为15dBd（17dBi)。 3、dB dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率） [例6] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3 dB。 [例7] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为3.9dB。 [例8] 如果甲的功率为46dBm，乙的功率为40dBm，则可以说，甲比乙大6 dB。 [例9] 如果甲天线为12dBd，乙天线为14dBd，可以说甲比乙小2 dB。 4、dBc 有时也会看到dBc，它也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般 来说，dBc 是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。 1、功率/电平（dBm）：放大器的输出能力，一般单位为w、mw、dBm 注：dBm是取1mw作基准值，以分贝表示的绝对功率电平。换算公式： 电平（dBm）=10lgw 5W → 10lg5000=37dBm 10W → 10lg10000=40dBm 20W → 10lg20000=43dBm 从上不难看出，功率每增加一倍，电平值增加3dBm 2、增益（dB）：即放大倍数，单位可表示为分贝（dB）。 即：dB=10lgA（A为功率放大倍数） 3、插损：当某一器件或部件接入传输电路后所增加的衰减，单位用dB 表示。 4、选择性：衡量工作频带内的增益及带外辐射的抑制能力。-3dB带宽即
射频功率放大器实验(虚拟实验)
射频功率放大器实验（虚拟实验） ：学号： （一）甲类射频功率放大器电路 示波器中的输入输出信号的波形 分析： 观察可知，输入信号大小为40mV，输出波形的大小约为12V，放大了约300倍，此时放大器工作在大信号极限运用状态下，输出波形没有失真。 毫安表中的相应的读数为：3.035mA 功率表相应读数为：11.556mW = = D O P P η 观察失真 电路输入输出波形为： % 73 . 31 % 100 035 . 3 12 556 . 11 = ? ?
分析： 当输入信号提高至60mV时，按照甲类放大器的特点，输出信号会输入信号的比例放大，输出60mV*300>12V，这时放大器工作在非线性状态，产生了失真。 （二）乙类射频功率放大器电路 输入输出信号波形的仿真 示波器中显示的输入输出信号的波形 失真分析： 由于门槛电压的存在（NPN硅管约为0.6V，PNP锗管约为0.2V），功放管的i B必须大于其时才有显著变化，否则，两管都截止，出现一段死区，也即交越失真，如图所示。 至输入幅值为8V时，输入输出信号的波形
原因分析： 由上图可以观察到，当输入电压为8V 时，输出波形的交越失真现象出现明显的减弱。主要因为当幅度增大时，两管便能在很短的时间达到门槛电压，这段时间相比整个周期来说相对较短，可以忽略，因此失真现象不明显。 消除交越失真后的波形 输入信号幅值 (V) 2 4 5 6 6.5 7 电源电压利用系数ξ 0.167 0.333 0.42 0.497 0.542 0.583 输出功率L P (mW) 1.796 7.495 11.83 17.16 20.20 23.48 总的直流功率 D P (mW) 14.39 29.27 36.71 44.20 47.96 51.71 两管总耗散C P (mW) 12.60 21.78 24.88 27.05 27.76 28.23 效率η 12.49% 25.51% 32.2% 38.8% 42.08% 45.40%
射频功率放大器实验
射频功率放大器实验（虚拟实验） 一、实验目的 （1）进一步理解射频功率放大器的工作原理； （2）了解射频功率放大器的工程设计方法与常用参数的测量方法； （3）熟悉Multisim软件中常用虚拟测试仪器的使用方法。 二、实验原理 射频功率放大器它是无线通信系统的重要组成部分。射频功率放大器位于无线通信系统的发射前端，其作用是将已调制的射频信号放大到所需要的功率值并馈送到天线发射出去，保证在一定区域内的接收机可以收到可以处理的信号，并且不干扰相邻信道的通信。 射频功率放大器的主要功能是放大射频信号，其工作可频率最高可到GHz 频段。射频功率放大器的输出功率则取决于应用要求，一般从几毫瓦到上千瓦。由于功率放大的实质是在输入射频信号控制下将电源直流功率转换成射频功率，因此，除要求功率放大器产生符合要求的射频功率外，还特别要求具有尽可能高的转换效率。 射频功率放大器的工作特点是低电压、大电流。其基本组成单元包括晶体管、偏置电路、扼流圈、阻抗匹配网络与负载。射频功率放大器的主要参数除了常规的工作频率、小信号增益等指标外，还要特别考虑输出功率、效率等参数。 效率是功率放大器一个非常重要的性能指标。功率放大器可被认为是把直流电源功率输入转换为射频功率输出的一个器件，因此，转换效率是非常重要的性能指标。射频功率放大器中采用功率定义为射频输出功率与射频功率放大器总功耗之比，即： η=P o/P D （1）功率放大器按照电路中晶体管输出电流与输入电压或电流的关系可分为线性功率放大器和开关功率放大器两大类。线性功率放大器是指晶体管的输出电流是输入电流或电压的线性函数，而开关功率放大器的晶体管则工作在开关状态。按照电路中晶体管的直流偏置状态，功率放大器又可分为A类、B类、C类、D 类等，其中，A类、B类、C类为线性功率放大器，D类则为开关功率放大器。（一）线性射频功率放大器 A类（甲类）功率放大器相当于小信号放大器，也是“真正”的线性放大器，因为，在整个输入信号周期内，输出信号是输入信号的按比例增大而没有发生变化，因而可完全适于放大幅度调制信号。但是，与其它类功放相比，这种“真正”线性的获得是以需要大静态工作电流和高功耗以及低效率为代价的。 为了既不牺牲过多的线性度又能增加效率，提出了减小导通角的概念，即把晶体管的静态工作点降低，使输入射频信号仅在一个周期的部分时间开启晶体管。根据导通角大小，放大器的偏置从AB类到B类（乙类），最终到C类。 A类功放的导通角为180度。当导通角为90度时即为B类状态，此时，晶体管仅在输入信号的半个周期内导通，因此，功耗比A类小从而具有较高的效率。但是，B类放大器由于信号失真，其线性度比A类差。如果即考虑线性度又兼顾效率，一个较好的选择是使放大器工作在A类和B类之间的区域，这样，既改善了B类的线性度又提高了A类的效率。因此，这种工作状态称为AB类，其晶体管导通时间小于一个信号周期而大于半个周期，导通角则大于90度而小于180
(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