射頻功率放大器的組成結(jié)構(gòu)及作用用途
射頻功率放大器是電子通信發(fā)射系統(tǒng)中的主要部分，雖然不怎么起眼，但應(yīng)用廣泛，是我們?nèi)粘Ｍㄐ胖胁豢扇鄙俚牟糠郑缡謾C(jī)、電腦、天線等，今天本文將詳談射頻功率放大器的組成結(jié)構(gòu)及作用用途，希望對小伙伴們有所幫助。
一般來說，射頻功率放大器有多種類型，但大致上課歸類為晶體管、偏置及穩(wěn)定電路、輸入輸出匹配電路。
1、晶體管
晶體管的種類較多，但究其本質(zhì)上，晶體管的工作都是表現(xiàn)為一個受控的電流源和電壓源，請坐機(jī)制是將不含內(nèi)容的直流能量轉(zhuǎn)化為有用的輸出。直流能量仍是從外界獲得，晶體管加以消耗，并轉(zhuǎn)化成有用的成分，不同晶體管有不同的能力，如承受功率的能力區(qū)別，而這也是因為其能獲取的直流能量的能力不同所致；人其面向輸入，輸出端的阻抗不同，及對外的反應(yīng)能力不同，這決定了給它匹配的難易程度。
2、偏置電路及穩(wěn)定電路
偏置和穩(wěn)定電路是兩種不同的電路，但因為他們往往很難區(qū)分，且設(shè)計目標(biāo)趨同，所以可以放在一起討論。晶體管的工作需要在一定的偏置條件下，我們稱之為靜態(tài)工作點。這是晶體管立足的根本，是它自身的“定位”。每個晶體管都給自己進(jìn)行了一定的定位，其定位不同將決定了它自身的工作模式，在不同的定位上也存在著不同的性能表現(xiàn)。有些定位點上起伏較小，適合于小信號工作;有些定位點上起伏較大,適合于大功率輸出;有些定位點上索取較少，釋放純粹,適合于低噪聲工作;有些定位點，晶體管總是在飽和和截至之間徘徊，處于開關(guān)狀態(tài)。一個恰當(dāng)?shù)钠命c,是正常工作的礎(chǔ)。在設(shè)計寬帶功率放大器時，或工作頻率較高時，偏置電路對電路性能影響較大，此時應(yīng)把偏置電路作為匹配電路的一部分考慮。
偏置網(wǎng)絡(luò)有兩大類型,無源網(wǎng)絡(luò)和有源網(wǎng)絡(luò)。無源網(wǎng)絡(luò)(即自偏置網(wǎng)絡(luò))通常由電阻網(wǎng)絡(luò)組成,為晶體管提供合適的工作電壓和電流。它的主要缺陷是對晶體管的參數(shù)變化十分敏感，并且溫度穩(wěn)定性較差。有源偏置網(wǎng)絡(luò)能改善靜態(tài)工作點的穩(wěn)定性，還能提高良好的溫度穩(wěn)定性,但它也存在-些問題,如增加了電路尺寸、增加了電路排版的難度以及增加了功率消耗。
穩(wěn)定電路一定要在匹配電路之前，因為晶體管需要將穩(wěn)定電路作為自身的一部分存在，再與外界接觸。在外界看來，加上穩(wěn)定電路的晶體管,是一個“全新的”晶體管。它做出一定的“犧牲”，獲得了穩(wěn)定性。穩(wěn)定電路的機(jī)制能夠保證晶體管順利而穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖：ATA-8000系列射頻功率放大器
3、輸入輸出匹配電路
匹配電路的目的是在選擇一種接受的方式。對于那些想提供更大增益的晶體管來說，其途徑是全盤的接受和輸出。這意味著通過匹配電路這一個接口，不同的晶體管之間溝通更加順暢，對于不同種的放大器類型來說，匹配電路并不是只有“全盤接受”一種設(shè)計方法。一些直流小、根基淺的小型管,更愿意在接受的時候做一定的阻擋，來獲取更好的噪聲性能，然而不能阻擋過了頭，否則會影響其貢獻(xiàn)。而對于一些巨型功率管,則需要在輸出時謹(jǐn)小慎微，因為他們更不穩(wěn)定，同時，一定的保留有助于他們發(fā)揮出更多的“不扭曲的”能量。
典型的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)有L匹配、n形匹配和T形匹配。其中L匹配，其特點就是結(jié)構(gòu)簡單且只有兩個自由度L和C。一旦確定了阻抗變換比率和諧振頻率，網(wǎng)絡(luò)的Q值(帶寬)也就確定了。形匹配網(wǎng)絡(luò)的一個優(yōu)點就是不管什么樣的寄生電容，只要連接到它，都可以被吸到網(wǎng)絡(luò)中,這也導(dǎo)致了形匹配網(wǎng)絡(luò)的普遍應(yīng)用，因為在很多的實際情況中，占支配地位的寄生元件是電容。T形匹配,當(dāng)電源端和負(fù)載端的寄生參數(shù)主要呈電感性質(zhì)時，可用T形匹配來把這些寄生參數(shù)吸收入網(wǎng)絡(luò)。
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