第一篇：功率放大器原理范文
功率放大器原理 功率放大器原理图
要说功率放大器的原理，我们还是先来看看功率放大器的组成：射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。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一缓冲级、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。 射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。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。
功率放大器原理
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器和宽带高频功率放大器两种，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。在 “低频电子线路” 课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。
高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，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外，又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的还高，理论上可达100%，但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)的限制。如果在电路上加以改进，使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小，则工作频率可以提高。这就是戊类放大器。
我们已经知道，在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必须采用低频功率放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自20至 20000 Hz，高低频率之比达 1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高(由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz)，但相对频带很窄。例如，调幅广播电台(535-1605 kHz的频段范围)的频带宽度为 10 kHz，如中心频率取为 1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则一般都工作于丙类(某些特殊情况可工作于乙类)。
近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率响应很宽的传输线作负载。这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。综上所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大，效率高;它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络和工作状态也不同。
高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度(或信号失真度)等。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路，防止干扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。
为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态;采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失真。所以，高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。
以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率放大器：用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信号或实现倍频的功能，通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用于对某些载波信号频率变化范围大得短波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同fc的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。
功率放大器原理图
功率放大器原理图一
功率放大器原理图二
功率放大器原理图三
第二篇：高频功率放大器电路原理图
下面是 [高频功率放大器电路原理图]的电路图
高频功率放大器电路原理图
为了在较宽的通带内使功率放大器增益相对稳定,电路由甲类、丙类两级功率放大器组成。甲类功率放大器的输出信号作为丙类功率放大器的输入信号,丙类功率放大器作为发射机末级功率放大器以获得较大的输出功率和较高的效率。电路原理如图1所示。 根据设计要求和晶体管实际参数,采用Philip s公司的NPN型高压晶体管2N5551作为放大管,三极管Q
1、电感L
1、电容C2组成甲类功率放大器,工作在线性放大状态。三极管Q2和由电感L
3、电容C
7、C6构成的负载回路组成丙类功率放大器。R
1、R
2、R
3、R4 组成第1 级静态偏置电阻,调节R
2、R3可改变放大器的增益。L
1、C2组成一级调谐回路,L
2、R
5、C4组成的部分在丙类功率放大器基极处产生负偏压馈电, R7为射级反馈电阻,调整R7 可改变丙类功率放大器的增益。C
6、C
7、L3组成末级调谐回路, C6 用来微调谐振频率以获得最佳工作状态。C
8、C9和L4 组成滤波回路,起到改善波形的作用。R9和C
10、R11和C11以及R8和C12均为负载回路外接电阻。集电极可选择连接不同的负载。
当基极输入的正弦信号频率取值在L
1、C2 谐振频率附近时,集电极输出正弦信号电压增益最大。C5为射级旁路电容,有效地控制了可能由于射级电阻R
3、R4过大而引起电压增益下降的问题。当甲类功率放大器输出信号大于丙类功率放大器三极管Q2的be间负偏压时, Q2才导通工作。当L
3、C7处谐振频率与从甲类功率放大器集电极获得的放大输出正弦信号的频率一致时,丙类功率放大器工作于谐振状态,集电极将获得最大的电压增益,达到功率放大的目的。
(责任编辑：电路图)
第三篇：功率放大器
高频电子技术论文
题 目：高频功率放大器的设计及调
指导老师：靳孝峰
班 级：应用电子4班
专 业：应用电子技术基础
学 院：机电工程学院
姓 名：周超勇
2013年10月21日
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摘 要:高频功率放大器是发射机的重要组成部分,因而也是通信系统必不可少的环节。介绍了高频功率放大器应用和基本原理,并利用电子设计工具软件 Multisi m2001对丙类功率放大器电路从方案选择、 单元电路设计、 元器件参数选取等方面进行具体设计分析 ,同时对电路进行仿真测试 ,通过仿真结果分析电路特性 ,使电路得到进一步完善。
关键词：高频功率放大器应用、功率放大器原理、高频功率放大器仿真设计 高频功率放大器是无线电发射机末端的重要部件 ,是评价通信系统性能的重要参数。近年来 ,针对功率放大器设计的各种研究不断涌现 ,对功率放大器的性能进行优化的算法不断出现。利用 Multisi m软件工具进行高频功率放大电路的设计 ,通过仿真结果对电路的特性进行分析 , 并逐步完善电路。 1.高频功率放大器应用
功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。 以其主要用途来说，功放可以分做两大类别，即专业功放与家用功放。在体育馆场、影剧场、歌舞厅、会议厅或其它公共场所扩声，以及录音监听等场所使用的功放，一般说在其技术参数上往往会有一些独特的要求，这类功放通常称为专业功放。而用于家庭的hi-fi音乐欣赏，av系统放音，以及卡拉ok娱乐的功放，通常我们称为家用功放。随着行动电话、WLAN(Wireless Local Area Network)、蓝芽(Bluetooth)的普及化，高频电子设备已经成为生活中的必需品，而电子设备使用的频率也从过去的1GHz逐渐朝5GHz甚至更高频方向发展。由于FET等主动电子组件与电容、电感等被动电子组件性能的提升，使得高频电路的特性获得大幅的改善。以往GHz的电路大多是由micro strip line等分布定数电路所构成，最近因为电子组件芯片化，因此高频电路以集中定数电路居多，不过即使高频电路已经进入集中定数电路时代，然而设计者却还未意识到配线长度、组件形状等分布定数性对高频电路的影响。此外电子组件芯片化之后若单靠是集中定数设计电路，势必会遭遇到设计上的极限，因此必需借助计算机仿真技术，针对pattern与组件的形状、配置(layout)等物理性尺寸进行精密的分析、设计，有鉴于此本文将探讨有关高频电路设计。
2.功率放大器原理
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器和宽带高频功率放大器两种，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
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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。在 “低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高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，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外，又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的还高，理论上可达100%，但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)的限制。如果在电路上加以改进，使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小，则工作频率可以提高。这就是戊类放大器。我们已经知道，在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必须采用低频功率放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自20至 20000 Hz，高低频率之比达 1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高(由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz)，但相对频带很窄。例如，调幅广播电台(535-1605 kHz的频段范围)的频带宽度为 10 kHz，如中心频率取为 1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则一般都工作于丙类(某些特殊情况可工作于乙类)。近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率响应很宽的传输线作负载。这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。综上所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大，效率高;它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络和工作状态也不同。
高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度(或信号失真度)等。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路，防止干扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态;采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失
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真。所以，高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率放大器：用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信号或实现倍频的功能，通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用于对某些载波信号频率变化范围大得短波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同fc的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。 . 3.高频功率放大器仿真设计 .3.1 对功率放大器的要求
功率放大器是通过将直流输入功率转换化为交流功率输出 ,以提高发射信号能量 ,便于接收机接收的电路 ,因而要求输出功率大 ,效率高 ,同时 ,输出中的谐波分量应该尽量小 ,以免对其他频道产生干扰。根据电流导通角的不同 ,功率放大器分为甲类、 乙类、 丙类等 ,电路由馈电电路、 输入匹配、 输出匹配及级间耦合 4部分组成。对电路设计要求如下:工作频率为 14 . 5 MHz,要求带宽为 1 . 5MHz,输出功率为不小于 20W。 3.2 电路结构设计
设计分析为了在较宽的通带内使功率放大器增益相对稳定 ,电路由甲类、 丙类两级功率放大器组成。甲类功率放大器的输出信号作为丙类功率放大器的输入信号 ,丙类功率放大器作为发射机末级功率放大器以获得较大的输出功率和较高的效率。电路原理如图 1所示。根据设计要求和晶体管实际参数,采用 Phili p s公司的 NPN型高压晶体管 2N5551作为放大管 ,三极管Q
1、 电感 L
1、 电容 C2组成甲类功率放大器 ,工作在线性放大状态。三极管 Q2和由电感 L
3、 电容 C
7、 C6构成的负载回路组成丙类功率放大器。R
1、 R
2、 R
3、 R4组成第 1级静态偏置电阻 ,调节R
2、 R3可改变放大器的增益。L
1、 C2组成一级调谐回路 ,L
2、 R
5、 C4组成的部分在丙类功率放大器基极处产生负偏压馈电 , R7为射级反馈电阻 ,调整 R7可改变丙类功率放大器的增益。C
6、 C
7、 L3组成末级调谐回路 , C6用来微调谐振频率以获得最佳工作状态。C
8、 C9和 L4组成滤波回路 ,起到改善波形的作用。R9和 C
10、 R11和 C11以及 R8和 C12均为负载回路外接电阻。集电极可选择连接不同的负载。当基极输入的正弦信号频率取值在 L
1、 C2谐振频率附近时 ,集电极输出正弦信号电压增益最大。C5为射级旁路电容 ,有效地控制了可能由于射级电阻R
3、 R4过大而引起电压增益下降的问题。当甲类功率放大器输出信号大于丙类功率放大器三极管 Q2的be间负偏压时 , Q2才导通工作。 当L
3、 C7处谐振频率与从甲类功率放大器集电极获得的放大输出正弦信号的频率一致时 ,丙类功率放大器工作于谐振状态 ,集电极将获得最大的电压增益 ,达到功率放大的目的。
3 . 3 元件参数选取
a) 功率放大器管:选用 Phili p s公司的 NPN型高压晶体管 (2N5551)作为放大管。
b) 直流电源:根据设计要求放大器的电源电压初始值均取 + 12V。 c) 甲类功率放大器的调谐回路由 L1和 C2组成 , 根据谐振频率公式:f = 12π LC及工作中心频率为 14 . 5 MHz,取参数为 L1 = 1 . 0μH,C2 = 120 pF,丙类功率放大器的调谐回路由 L
3、 C
6、 C7组成 ,为使甲类功率放大器集电极的输出信号能在丙类功率放大器产生谐振 ,两功率放
4
大器调谐回路的谐振频率应一致 ,因此 ,取 L3 = 1 . 0μH, C7 = 120 pF。C6(最大值取 30 pF)用来微调调谐回路的谐振频率 ,保证丙类功率放大器的输入信号产生谐振。
d) 甲类放大器参数选取
甲类功率放大器的静态偏置由 R
1、 R
4、 R2和 R3组成。R
1、 R2一般在同一数量级 ,取 R1 = 10 k Ω, R2最大值为 50 k Ω,通过调节 R2改变三极管基极 Q点电压 ,即改变放大器增益 , R2取值越大时 Q点电压越大。取 R4 = 51Ω, R3最大值为 1 k Ω,通过调节 R3 改变输出信号增益 , R3不宜过大 ,否则会影响增益。此外 , C5为射极旁路电容 ,有效地控制了由于射极电阻 R
3、 R4而引起电压增益下降的问题。在高频电路中射极旁路电容取值一般较小 ,这里取 C5 = 10 nF e) 丙类功率放大器参数选取丙类功率放大器三极管 Q2的 be间负偏压由 L
2、R
5、 C4组成的电路产生 , L2起到传送直流、 隔离交流的作用 ,使得 R5两端为直流电压。 取L2 = 1 0 0μH ,R5 = 51Ω, C4 = 10 nF。Q2射极电阻由 R
6、 R7组成 ,取 R6 = 51 Ω, R7 最大值为 1 k Ω,通过调节 R7改变丙类功率放大器增益 , R7取值不宜过大 ,否则会降低增益。L
4、 C
8、 C9组成滤波回路 ,减小集电极输出信号的失真。C
8、 C9一般取等值 ,这里取 C8 = C9 = 10 nF,L4 = 470μH。
f) 外接负载分别取 51Ω, 150Ω, 680Ω。3个电阻的取值差异较大是为了后面仿真测试丙类功率放大器的特性做准备。
g) C
1、 C3以及 C
10、 C
11、 C12均为隔直电容 ,其作用是传送交流 ,隔离直流。在高频电路中隔直电容取值一般较小 ,这里取 C1 = 51 pF, C3 = 10 nF, C10 =C11。=C12 =10nF。
3.4 仿真测试及结果分析
a) 甲类功率放大器的调谐测试
改变基极输入正弦信号的频率 ,当取 f = 1 / ( 2 π/RC)≈14 . 5MHz (L
1、
5
C2回路谐振频率 )时 ,集电极获得最大的电压增益 ,这时再改变静态偏置电阻 R
3、R4的大小可获得更大的电压增益[ 2 ]。测试可得 , R2取 2 . 5 k Ω、 R3 取 50Ω时获得最大电压增益约为 30倍。 b) 丙类功率放大器工作状态的测试分析
调整丙类功率放大器电源电压为 12 V,不接负载电阻。将基极与甲类功率放大器断开 ,从基极处输入2V ( P2 P)、 14 . 5 MHz的高频信号 ,用万用表测量三极管 Q2 be间的电压 ,测得该电压为负偏压 ,改变输入电压振幅 ,该偏压随之改变。此时 ,接在集电极处的示波器上可看到放大输出信号 ,如图 2所示。下面的波形(信道 B)为基极输入信号 ,上面的波形 (信道 A)为集电极输出信号 ,电压增益约为 12倍。若使基极激励信号 ,Ub = 0。则测得负偏压也为 0,由此可看出丙类功率放大器工作状态的特点。
c) 测试调谐特性
调整参数使电路正常工作 ,保持功率放大器管的输入信号为 2 V ( P2 P)左右 ,不接负载电阻 ,改变输入信号从 8MHz～20MHz，,输出电压值如表 1所示。
基极输入正弦信号频率取 f = 1 / ( 2π RC )≈14 . 5MHz(C
6、 C
7、 L3
6
回路谐振频率 )时集电极获得最大的电压增益 ,约为 12 . 5倍 ,这就说明了丙类功率放大器的调谐特性。
4.小结
利用电子设计工具软件 Multisi m2001设计了高频功率放大器 ,并对所设计的功率放大器性能进行了仿真实验 ,仿真结果表明所设计的放大器满足设计要求 ,性能良好。 参考文献：
[ 1 ]张肃文 , 陆兆熊. 高频电子线路 [M ]. 北京:高等教育出版社 , 1992 . [ 2 ] 陈松 , 金鸿. 电子设计自动化技术 Multisi m2001 & Protel99 se[M ]. 南京:东南大学出版社 , 2001 . [ 3 ]路勇. 电子电路实验及仿真 [M ]. 2版. 北京:清华大学出版社 , 2004 . 庄海军 (19742 ) ,男 ,讲师 ,工程师 ,主要研究方向为电子技术及其应用。 [4 ]曾兴雯,《高频电路原理与分析》(第三版)编 西安电子科技大学出版社 2001 通讯地址：焦作大学
第四篇：低频功率放大器
湖北民族学院
课程设计报告
课 程： 电子系统设计 专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 谭建军
实验一
一、实验要求：
1.设计低频功率放大器，带宽：20HZ-20KHZ，输出功率0.5W，效率：65%，无明显失真。 2.用multisim仿真。
3.搭建电路系统，测试设计主要参 4.写出设计报告。
重点:功率放大器设计方法;电路参数测试。
二、总体方案设计
低频功率放大器的整个电路主要由阻抗匹配电路、前置弱信号放大电路、功率放大电路组成。阻抗匹配电路，即电压跟随器，完成输入信号与放大电路之间的阻抗匹配;前置放大电路主要是对输入信号进行电压放大;功率放大电路完成对电压、电流的放大，为负载提供能量，增加带负载的能力。设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。仿真实验结果表明该低频功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标。对15HZ—149KHZ的弱信号都具有放大能力 ，通过调整，可严格控制在20Hz—20kHz，以达到我们我需要的实验要求。
在此次实验中，我们会用分别用到阻抗匹配电路、前置放大电路、功率放大电路。其中，阻抗匹配电路，即阻抗变换。在本电路中，由于输入阻抗可能很小，故采用电压跟随器来作阻抗变换。由于考虑到带宽、噪声等的影响，采用前置放大电路中的运放作为放大器。前置放大电路必须由低噪声、高保真、高增益、快响应、宽带音响集成放大器构成。符合上述条件的集成电路有：LM
324、NE5532等。本系统设计选用NE5532， NE5532是一种双运放高性能低噪声运算放大器, 具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带等优良性能。采用专用的集成功放芯片，TDA2030集成芯片，外围电路简单，且输出功率较大。因此用这三种来完成此次的实验。
三、方案论证
1. 低频功率放大电路
方案一：采用分立元件构成低频功率放大器，其电路仿真图如图(1)所示。由图可知： 该电路是由分立元件构成的OTL低频功率放大器。其中，由三极管VT1构成推动级(也称前置放大级)，VT
2、VT3是一对参数对称的NPN和PNP型三极管，他们组成互补推挽OTL功率放大电路。由于每个管子都接成射级输出器形式，所以具有输出电阻低、负载能力强等特点，适合于作功率输出级。VT1管工作甲类状态，它的集电极电流Ic由电位器RP1进行调节。Ic1的一部分流经电位器RP2及二极管D1，给VT
2、VT3提供偏置电压。调节RP2，可以使VT
2、VT3得到适合的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。该电路总体设计及设计方案带负载能力强、效率高，但所用器件较多，调节不方便且不易调节。
方案二：采用集成芯片TDA2030A构成低频功率放大器。TDA2030A是意大利SGS公司 的产品。它具有输出电流大，谐波失真和交叉失真都很小的特点，其电路内部设有短路保护系统来限制功耗过载，保护输出晶体管处于安全工作状态。TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。由它构成的低频功率放大器的电路仿真图如图(2)所示。由图可知：该电路所用器件少，外围简单。因此本仿真系统选用方案二。
图(1)
图(2)
四、单元模块设计
1.阻抗匹配电路
跟随电路具有输入电阻大，输出电阻小的特点，可以做多级放大器的中间级，即缓冲级。即作阻抗变换，使前后级之间实现阻抗匹配。所以两级放大电路前加了跟随电路实现阻抗匹配。
图1 2.前置放大电路
本设计采用的是集成运算放大器方案,设计前置放大器可供选用的集成运算放大器有很多,有LF3
47、OP-
37、NE5532等。为提高前置放大器电路输入电阻和共模抑制性能,减少输出噪声,采用集成运算放大器构成前置放大器电路时,必须采用同相放大电路结构,电路如图3所示
图2 为了尽可能保证不失真放大,图中只采用一级运算放大器电路U2A,该级放大器的增益取决于R1和R2,即Av1=1+R2/R1。为保证前级有较大的电压放大能力，因此可取相应的电阻值，即R2=100KΩ,R1=10KΩ。由上述分析可知,低频功率放大器的放大倍数理论上为11倍，能保证充分发挥线性放大性能并满足带宽要求,从而可保证不失真,即达到保真放大质量。C2为耦合电容,为保证低频响应,要求其容抗远小于放大器的输入电阻。R5各级运放输入端的平衡电阻,对静态工作点具有调节作用。而实际测得当输入V1=0.1时，频率为1kHz时，输出VO=1.06V。鉴于以上情形，可取前级放大A2=10 对于前置放大器,要求信号最强时,输出不失真,即在V2pp=1.00v时, 当输入信号Vi=0.1V ，而输出不衰减时 V01=Vi*A1=0.10V*10=1.00V。功率放大要求输出V02≧2V,,考虑到元件误差的影响,取V02=3V,,而输入信号最小为0.1 V,则第二级放大器倍数为A2=V01/V02=3.75,取A2=4。要求TDA2030具有4倍以上的放大电压的能力。 3.功率放大电路
本设计采用集成功率放大电路，该电路具有低频性能好，内部设计具有复合保护电路，可以增加其工作的可靠性，还可外加散热片解决散热问题。以下介绍采用集成芯片TDA2030构成功率放大电路。
图3 TDA2030A是德律风根生产的音频功放芯片，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构，其主要特点有;外接元件非常少。输出功率大，Po=18W(RL=4Ω).内含各种保护电路，因此工作安全可靠。 TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。在电路中，，功率放大后从4脚输出加到扬声器R3。R
9、C7串联接在输出端用以抑制高频噪声。R
1、R2和电位器R5组成增益可调的反馈网络;C2为直流负反馈电容;直流负反馈的作用是稳定静态工作点，而对放大电路的各项动态性能没有影响， 动态性能指放大倍数、通频带、输入及输出电阻等。R4为输入接地电阻，防止输入时引起感应噪声;电源电压采用双电源供电。在此电路中,A2=1+R4/(R5+R6)。而R4=100K,R5=20K,,电位器R6在0~50K之间可变，理论上A2可在2.5~6之间可调。因为要求输出到8Ω电阻负载上的功率Po≥0.5W，而Uom=√2RL*Pc=2.0v,而现测得实际输出电压为VO=2.0V,输出功率为Po=VO2*VO2/2Rl=1.0w.
五、功率与效率分析
总功率为电源提供的功率和信号源的功率，由于信号源的功率太小，固主要是电源提供的功率，测得前级电源的电流为1.776uA，功率放大时电源电流为51.23mA 因此可以认为后级电源提供功率就为总功
因此可以认为后级电源提供功率就为总功率为：
PV0.0551.32V V2VCCICM212所以计算效率为：
PO1.0V100%100%75.2%P1.32VV
六、仿真与分析 6.1输入输出波形
输入信号频率为1KHZ时的波形
从波形上看没有出现明显失真，但是输入与输出之间产生了相移，分析原因，可能是由于耦合电容和放大器内部电容构成的高通网络造成的。功率能达到要求，但是从仿真图上可以看出，输入和输出之间有相位差，分析各部分，原因可能是耦合电容和放大器内部电容构成的高通网络，对于频率较低时产生了相移. 6.2频率响应分析
如图所示，由波特图测得该系统的同频带为15Hz~149kHz,因此对于20Hz~20kHz的声音信号，有很好的放大能力。
功率参数
题目设计要求输出功率为0.5W,而仿真出来的输出功率为0.493W，能满足题目的设计要求。则效率值为：493×100%=65.9% 能满足题目的设计要求 。 总结
详细介绍了一种简单实用、价格低的低频功率放大器的电路设计方法，整套设计只需几十元。从实验的各项数据分析，本电路具有很好的频率响应特性，从测得的带宽看出，该功率放大器可以很好的实现对低频功率的放大作用，能较好的达到实际要求，也符合理论上的要求。
第五篇：高频功率放大器
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器和宽带高频功率放大器两种，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。 在 “低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同， 将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲
戊类放大器。
我们已经知道，在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必须采用低频功率放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能 量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特 点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带 宽度却很宽。例如，自20至 20000 Hz，高低频率之比达 1000倍。因此它们都 是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高(由几百 kHz一直到几百、几千甚至几万MHz)，但相对频带很窄。例如，调幅广播电台 (535-1605 kHz的频段范围)的频带宽度为 10 kHz，如中心频率取为 1000 kHz， 则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或
乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则一般都工作于丙类(某些特殊情 况可工作于乙类)。近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率响应很宽的传输线作负载。这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。
综上所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率 大，效率高;它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络和工作状态也不同。高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度(或信号失真度)等。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应 根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路，防止干扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态;采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失真。所以，高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率放大器：用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信号或实现倍频的功能，通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用于对某些载波信号频率变化范围大得功放(功率放大器)的原理就是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。
而场效应管则是用栅极电压来控制源极与漏极的电流，其控制作用用跨导表示，即栅极变化一毫伏，源极电流变化一安，就称跨导为1，功率放大器就是利用这些作用来实现小信号控制大信号，从而使多级放大器实现了大功率的输出，并非真的将功率放大了! 率放大器选购
选择功率放大器的时候，首先要注意它的一些技术指标：
1、输入阻抗：通常表示功率放大器的抗干扰能力的大小，一般会在5000-15000Ω，数值越大表示抗干扰能力越强;
2、失真度：指输出信号同输入信号相比的失真程度，数值越小质量越好，一般在0.05%以下;
3、信噪比：是指输出信号当中音乐信号和噪音信号之间的比例，数值越大代表声音越干净。
另外，在选购功率放大器的时候还要明确自己的购买意愿，如果您希望加装低音炮，最好购买5声道的功放，通常2声道和4声道扬声器只能推动前后扬声器，而低音炮只能再另配功放，5声道功放就可以解决这个问题，功率放大器的输出功率也要尽量大于扬声器的额定功率。
功率放大器的性能指标
无论AV放大器和Hi-Fi功放对功率放大器要求十分严格，在输出功率、频率响应、失真度、信噪比、输出阻抗和阻尼系数等方面都有明确要求。
(一)、输出功率
输出功率是指功放电路输送给负载的功率。目前人们对输出功率的测量方法和评价方法很不统一，使用时注意。
1、额定功率(RMS)
它指在一定的谐波范围内功放长期工作所能输出的最大功率(严格说是正弦波信号)。经常把谐波失真度为1%时的平均功率称为额定输出功率或最大有用功率、持续功率、不失真功率等。很显然规定的失真度前提不同时，额定功率数值将不相同。
2、最大输出功率
当不考虑失真大小时，功放电路的输出功率可远高于额定功率，还可输出更大数值的功率，它能输出的最大功率称为最大输出功率，前述额定功率与最大输出功率是两种不同前提条件的输出功率
3、音乐输出功率(MPO)
音乐输出功率MPO是英文Music Power Outpur的缩写，它是指功放电路工作于音乐信号时的输出功率，也就是输出失真度不超过规定值的条件下，功放对音乐信号的瞬间最大输出功率。
音乐输出功率可以用来评价功放的动态听音效果，例如在平稳的音乐过程后面突然出现了冲击性强的打击乐器声音，有的功放电路可在瞬间提供很大的输出功率给以力度感有使不完的劲;有的功放却显得力不从心底气不足。为了反映这瞬间突发性输出功率的能力可以用音乐输出功率来量度。
4、峰值音乐输出功率(PMPO)
它是最大音乐输出功率，是功放电路的另一个动态指标，若不考虑失真度功放电路可输出的最大音乐功率就是峰值音乐输出功率。
通常峰值音乐输出功率大于音乐输出功率，音乐输出功率大于最大输出功率，最大输出功率大于额定输出功率，经实践统计，峰值音乐输出功率是额定输出功率的5-8倍。
(二)、频率响应
频率响应反映功率放大器对音频信号各频率分量的放大能力，功率放大器的频响范围应不底于人耳的听觉频率范围，因而在理想情况下，主声道音频功率放大器的工作频率范围为20-20kHz。国际规定一般音频功放的频率范围是40-16 kHz±1.5dB。
(三)、失真
失真是重放音频信号的波形发生变化的现象。波形失真的原因和种类有很多，主要有谐波失真、互调失真、瞬态失真等。
(四)、动态范围
放大器不失真的放大最小信号与最大信号电平的比值就是放大器的动态范围。实际运用时，该比值使用dB来表示两信号的电平差，高保真放大器的动态范围应大于90 dB。
自然界的各种噪声形成周围的背景噪声，而周围的背景噪声和演奏出现的声音强度相差很大，在通常情况下，将这个强度差称为动态范围，优良音响系统在输入强信号时不应产生过载失真，而在输入弱信号时，有不应被自身产生的噪声所淹没，为此好的音响系统应当具有较大的动态范围，噪声只能尽量减少，但不可能不产生噪声。
(五)、信噪比
信噪比是指声音信号大小与噪声信号大小的比例关系，将攻放电路输出声音信号电平与输出的各种噪声电平之比的分贝数称为信噪比的大小。
(六)、输出阻抗和阻尼系数
1、输出阻抗
功放输出端与负载(扬声器)所表现出的等效内阻抗称为功放的输出阻抗。
2、阻尼系数
阻尼系数是指功放电路给负载进行电阻尼的能力。
放大器参数说明 工作频率范围(F)：指放大器满足各级指标的工作频率范围。放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。 功率增益(G)：指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用“dB”。 增益平坦度(ΔG)：指在一定温度下，在整个工作频率范围内，放大器增益变化的范围。增益平坦度由下式表示(见图1): 图1 ΔG=±(Gmax-Gmin)/2dB ΔG：增益平坦度 Gmax：增益——频率扫频曲线的幅度最大值 Gmin：增益——频率扫频曲线的幅度最小值 噪声系数(NF)：噪声系数是指输入端信噪比与放大器输出端信噪比的比值，单位常用“dB”。噪声系数由下式表示：NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比) 在放大器的噪声系数比较低(例如NF<1)的情况下，通常放大器的噪声系数用噪声温度(T)来表示。噪声系数与噪声温度的关系为：T=(NF-1)T0 或 NF=T/T0+1 T0-绝对温度(290K)噪声系数与噪声温度的换算表 (见图2) 1分贝压缩点输出功率(P1dB)：放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。这种放大器称之为线性放大器，这两个功率之比就是功率增益G。随着输入功率的继续增大，放大器进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加，也就是说，其输出功率低于小信号增益所预计的值。通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。(见图3) 典型情况下，当功率超过P1dB时，增益将迅速下降并达到一个最大的或完全饱和的输出功率，其值比P1dB大3-4dB。 三阶截点(IP3)： 测量放大器的非线性特性，最简单的方法是测量1dB压缩点功率电平P1dB。另一个颇为流行的方法是利用两个相距5到10MHz的邻近信号，当频率为f1和f2的这两个信号加到一个放大器时，该放大器的输出不仅包含了这两个信号，而且也包含了频率为mf1+nf2的互调分量(IM)，这里，称m+n为互调分量的阶数。在中等饱和电平时，通常起支配作用的是最接近基音频率的三阶分量(见图4)。 因为三阶项直到畸变十分严重的点都起着支配作用，所以常用三阶截点(IP3)来表征互调畸变(见图3)。三阶截点是描述放大器线性程度的一个重要指标。三阶截点功率的典型值比P1dB高10-12dB。IP3可以通过测量IM3得到，计算公式为： IP3=PSCL+IM3/2; PSCL——单载波功率; 如三阶互调点已知，则基波与三阶互调抑制比与三阶互调点的杂散电平可由下式估计：基波与三阶互调抑制比=2[IP3-(PIN+G)] 三阶互调杂散电平=3(PIN+G)-2IP3 输入/输出驻波比(VSWR)：微波放大器通常设计或用于50Ω阻抗的微波系统中,输入/输出驻波表示放大器输入端阻抗和输出端阻抗与系统要求阻抗(50Ω)的匹配程度。用下式表示： VSWR = (1+|Γ|)(/1-|Γ|);其中Γ= (Z-Z0)(/Z+Z0)
VSWR：输入输电压出驻波比 Γ：反射系数 Z：放大器输入或输出端的实际阻抗 ZO：需要的系统阻抗 工作电压/电流：指放大器工作时需要供给的电源电压和放大器工作时要求供给的电流值。 放大器增益窗的定义：在本产品手册中，放大器的增益定义采用增益窗的定义方法(不含窄带功率放大器)。增益窗的定义方法是根据放大器允许的最大增益(Gmax)，放大器允许的最小增益(Gmin)，放大器的增益波动(ΔG)等三个增益指标对放大器的增益允许的波动和变化范围作明确定义(见图5)： 射频功率放大器的线性化技术 射频功率放大器的非线性失真会使其产生新的频率分量，如对于二阶失真会产生二次谐波和双音拍频，对于三阶失真会产生三次谐波和多音拍频。这些新的频率分量如落在通带内，将会对发射的信号造成直接干扰，如果落在通带外将会干扰其他频道的信号。为此要对射频功率放大器的进行线性化处理，这样可以较好地解决信号的频谱再生问题。射频功放基本线性化技术的原理与方法不外乎是以输入RF信号包络的振幅和相位作为参考，与输出信号比较，进而产生适当的校正。实现射频功放线性化的常用技术有三种：功率回退、预失真、前馈。
1、功率回退 这是最常用的方法，即选用功率较大的管子作小功率管使用，实际上是以牺牲直流功耗来提高功放的线性度。 功率回退法就是把功率放大器的输入功率从1dB压缩点(放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。随着输入功率的继续增大，放大器渐渐进入饱和区，功率增益开始下降，通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。)向后回退6-10个分贝，工作在远小于1dB压缩点的电平上，使功率放大器远离饱和区，进入线性工作区，从而改善功率放大器的三阶交调系数。一般情况，当基波功率降低1dB时，三阶交调失真改善2dB。 功率回退法简单且易实现，不需要增加任何附加设备，是改善放大器线性度行之有效的方法，缺点是效率大为降低。另外，当功率回退到一定程度，当三阶交调制达到-50dBc以下时，继续回退将不再改善放大器的线性度。因此，在线性度要求很高的场合，完全靠功率回退是不够的。
2、预失真 预失真就是在功率放大器前增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性失真。 预失真线性化技术，它的优点在于不存在稳定性问题，有更宽的信号频带，能够处理含多载波的信号。预失真技术成本较低，由几个仔细选取的元件封装成单一模块，连在信号源与功放之间，就构成预失真线性功放。手持移动台中的功放已采用了预失真技术，它仅用少量的元件就降低了互调产物几dB，但却是很关键的几dB。 预失真技术分为RF预失真和数字基带预失真两种基本类型。RF预失真一般采用模拟电路来实现，具有电路结构简单、成本低、易于高频、宽带应用等优点，缺点是频谱再生分量改善较少、高阶频谱分量抵消较困难。 数字基带预失真由于工作频率低，可以用数字电路实现，适应性强，而且可以通过增加采样频率和增大量化阶数的办法来抵消高阶互调失真，是一种很有发展前途的方法。这种预失真器由一个矢量增益调节器组成，根据查找表(LUT)的内容来控制输入信号的幅度和相位，预失真的大小由查找表的输入来控制。矢量增益调节器一旦被优化，将提供一个与功放相反的非线性特性。理想情况下，这时输出的互调产物应该与双音信号通过功放的输出幅度相等而相位相反，即自适应调节模块就是要调节查找表的输入，从而使输入信号与功放输出信号的差别最小。注意到输入信号的包络也是查找表的一个输入，反馈路径来取样功放的失真输出，然后经过A/D变换送入自适应调节DSP中，进而来更新查找表。
3、前馈 前馈技术起源于"反馈"，应该说它并不是什么新技术，早在二三十年代就由美国贝尔实验室提出来的。除了校准(反馈)是加于输出之外，概念上完全是"反馈"。 前馈线性放大器通过耦合器、衰减器、合成器、延时线、功分器等组成两个环路。射频信号输入后，经功分器分成两路。一路进入主功率放大器，由于其非线性失真，输出端除了有需要放大的主频信号外，还有三阶交调干扰。从主功放的输出中耦合一部分信号，通过环路1抵消放大器的主载频信号，使其只剩下反相的三阶交调分量。三阶交调分量经辅助放大器放大后，通过环路2抵消主放大器非线性产生的交调分量，从而了改善功放的线性度。 前馈技术既提供了较高校准精度的优点，又没有不稳定和带宽受限的缺点。当然，这些优点是用高成本换来的，由于在输出校准，功率电平较大，校准信号需放大到较高的功率电平，这就需要额外的辅助放大器，而且要求这个辅助放大器本身的失真特性应处在前馈系统的指标之上。 前馈功放的抵消要求是很高的，需获得幅度、相位和时延的匹配，如果出现功率变化、温度变化及器件老化等均会造成抵消失灵。为此，在系统中考虑自适应抵消技术，使抵消能够跟得上内外环境的变化。 射频小信号
放大器参数说明 工作频率范围(F)：指放大器满足各级指标的工作频率范围。放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。 功率增益(G)：指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用“dB”。 增益平坦度(ΔG)：指在一定温度下，在整个工作频率范围内，放大器增益变化的范围。增益平坦度由下式表示(见图1): 图1 ΔG=±(Gmax-Gmin)/2dB ΔG：增益平坦度 Gmax：增益——频率扫频曲线的幅度最大值 Gmin：增益——频率扫频曲线的幅度最小值 噪声系数(NF)：噪声系数是指输入端信噪比与放大器输出端信噪比的比值，单位常用“dB”。噪声系数由下式表示：NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比) 在放大器的噪声系数比较低(例如NF<1)的情况下，通常放大器的噪声系数用噪声温度(T)来表示。噪声系数与噪声温度的关系为：T=(NF-1)T0 或 NF=T/T0+1 T0-绝对温度(290K)噪声系数与噪声温度的换算表 (见图2) 1分贝压缩点输出功率(P1dB)：放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。这种放大器称之为线性放大器，这两个功率之比就是功率增益G。随着输入功率的继续增大，放大器进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加，也就是说，其输出功率低于小信号增益所预计的值。通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。(见图3) 典型情况下，当功率超过P1dB时，增益将迅速下降并达到一个最大的或完全饱和的输出功率，其值比P1dB大3-4dB。 三阶截点(IP3)： 测量放大器的非线性特性，最简单的方法是测量1dB压缩点功率电平P1dB。另一个颇为流行的方法是利用两个相距5到10MHz的邻近信号，当频率为f1和f2的这两个信号加到一个放大器时，该放大器的输出不仅包含了这两个信号，而且也包含了频率为mf1+nf2的互调分量(IM)，这里，称m+n为互调分量的阶数。在中等饱和电平时，通常起支配作用的是最接近基音频率的三阶分量(见图4)。 因为三阶项直到畸变十分严重的点都起着支配作用，所以常用三阶截点(IP3)来表征互调畸变(见图3)。三阶截点是描述放大器线性程度的一个重要指标。三阶截点功率的典型值比P1dB高10-12dB。IP3可以通过测量IM3得到，计算公式为： IP3=PSCL+IM3/2; PSCL——单载波功率; 如三阶互调点已知，则基波与三阶互调抑制比与三阶互调点的杂散电平可由下式估计：基波与三阶互调抑制比=2[IP3-(PIN+G)] 三阶互调杂散电平=3(PIN+G)-2IP3 输入/输出驻波比(VSWR)：微波放大器通常设计或用于50Ω阻抗的微波系统中,输入/输出驻波表示放大器输入端阻抗和输出端阻抗与系统要求阻抗(50Ω)的匹配程度。用下式表示： VSWR = (1+|Γ|)(/1-|Γ|);其中Γ= (Z-Z0)(/Z+Z0)
VSWR：输入输电压出驻波比 Γ：反射系数 Z：放大器输入或输出端的实际阻抗 ZO：需要的系统阻抗 工作电压/电流：指放大器工作时需要供给的电源电压和放大器工作时要求供给的电流值。 放大器增益窗的定义：在本产品手册中，放大器的增益定义采用增益窗的定义方法(不含窄带功率放大器)。增益窗的定义方法是根据放大器允许的最大增益(Gmax)，放大器允许的最小增益(Gmin)，放大器的增益波动(ΔG)等三个增益指标对放大器的增益允许的波动和变化范围作明确定义(见图5)： 射频功率放大器的线性化技术 射频功率放大器的非线性失真会使其产生新的频率分量，如对于二阶失真会产生二次谐波和双音拍频，对于三阶失真会产生三次谐波和多音拍频。这些新的频率分量如落在通带内，将会对发射的信号造成直接干扰，如果落在通带外将会干扰其他频道的信号。为此要对射频功率放大器的进行线性化处理，这样可以较好地解决信号的频谱再生问题。射频功放基本线性化技术的原理与方法不外乎是以输入RF信号包络的振幅和相位作为参考，与输出信号比较，进而产生适当的校正。实现射频功放线性化的常用技术有三种：功率回退、预失真、前馈。
1、功率回退 这是最常用的方法，即选用功率较大的管子作小功率管使用，实际上是以牺牲直流功耗来提高功放的线性度。 功率回退法就是把功率放大器的输入功率从1dB压缩点(放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。随着输入功率的继续增大，放大器渐渐进入饱和区，功率增益开始下降，通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。)向后回退6-10个分贝，工作在远小于1dB压缩点的电平上，使功率放大器远离饱和区，进入线性工作区，从而改善功率放大器的三阶交调系数。一般情况，当基波功率降低1dB时，三阶交调失真改善2dB。 功率回退法简单且易实现，不需要增加任何附加设备，是改善放大器线性度行之有效的方法，缺点是效率大为降低。另外，当功率回退到一定程度，当三阶交调制达到-50dBc以下时，继续回退将不再改善放大器的线性度。因此，在线性度要求很高的场合，完全靠功率回退是不够的。
2、预失真 预失真就是在功率放大器前增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性失真。 预失真线性化技术，它的优点在于不存在稳定性问题，有更宽的信号频带，能够处理含多载波的信号。预失真技术成本较低，由几个仔细选取的元件封装成单一模块，连在信号源与功放之间，就构成预失真线性功放。手持移动台中的功放已采用了预失真技术，它仅用少量的元件就降低了互调产物几dB，但却是很关键的几dB。 预失真技术分为RF预失真和数字基带预失真两种基本类型。RF预失真一般采用模拟电路来实现，具有电路结构简单、成本低、易于高频、宽带应用等优点，缺点是频谱再生分量改善较少、高阶频谱分量抵消较困难。 数字基带预失真由于工作频率低，可以用数字电路实现，适应性强，而且可以通过增加采样频率和增大量化阶数的办法来抵消高阶互调失真，是一种很有发展前途的方法。这种预失真器由一个矢量增益调节器组成，根据查找表(LUT)的内容来控制输入信号的幅度和相位，预失真的大小由查找表的输入来控制。矢量增益调节器一旦被优化，将提供一个与功放相反的非线性特性。理想情况下，这时输出的互调产物应该与双音信号通过功放的输出幅度相等而相位相反，即自适应调节模块就是要调节查找表的输入，从而使输入信号与功放输出信号的差别最小。注意到输入信号的包络也是查找表的一个输入，反馈路径来取样功放的失真输出，然后经过A/D变换送入自适应调节DSP中，进而来更新查找表。
3、前馈 前馈技术起源于"反馈"，应该说它并不是什么新技术，早在二三十年代就由美国贝尔实验室提出来的。除了校准(反馈)是加于输出之外，概念上完全是"反馈"。 前馈线性放大器通过耦合器、衰减器、合成器、延时线、功分器等组成两个环路。射频信号输入后，经功分器分成两路。一路进入主功率放大器，由于其非线性失真，输出端除了有需要放大的主频信号外，还有三阶交调干扰。从主功放的输出中耦合一部分信号，通过环路1抵消放大器的主载频信号，使其只剩下反相的三阶交调分量。三阶交调分量经辅助放大器放大后，通过环路2抵消主放大器非线性产生的交调分量，从而了改善功放的线性度。 前馈技术既提供了较高校准精度的优点，又没有不稳定和带宽受限的缺点。当然，这些优点是用高成本换来的，由于在输出校准，功率电平较大，校准信号需放大到较高的功率电平，这就需要额外的辅助放大器，而且要求这个辅助放大器本身的失真特性应处在前馈系统的指标之上。 前馈功放的抵消要求是很高的，需获得幅度、相位和时延的匹配，如果出现功率变化、温度变化及器件老化等均会造成抵消失灵。为此，在系统中考虑自适应抵消技术，使抵消能够跟得上内外环境的变化。