射频功率放大器V课件

1、微波单片集成电路微波单片集成电路1/38 微波单片集成电路微波单片集成电路第七章：射频功率放大器第七章：射频功率放大器注明：该课件内容来自于李智群等编著的注明：该课件内容来自于李智群等编著的射频集成射频集成电路与系统电路与系统书籍，东南大学射频与光电集成电路研书籍，东南大学射频与光电集成电路研究所，复旦大学，香港城市大学以及网络上等相关的究所，复旦大学，香港城市大学以及网络上等相关的课程讲义。课程讲义。微波单片集成电路微波单片集成电路2/38 本章内容l射频功率放大器概述l射频功率放大器主要指标l功率放大器的分类l线性化技术微波单片集成电路微波单片集成电路3/38 射频功率放大器概述射频功率放

2、大器概述射频功率放大器射频功率放大器发射机的后端，输出功率给天线发射机的后端，输出功率给天线发射机的关键模块发射机的关键模块消耗很大的直流功率消耗很大的直流功率效率效率输出功率输出功率线性度线性度增益增益输入输出匹配输入输出匹配功率的单位功率的单位瓦瓦(W)毫瓦毫瓦(mW)dBm单位单位dBm是信号功率相对于是信号功率相对于1mW的对数值。定义为：的对数值。定义为：微波单片集成电路微波单片集成电路4/38 射频功率放大器概述射频功率放大器概述如果使用统一的负载，功率和幅度是一一对应的。如果使用统一的负载，功率和幅度是一一对应的。10 V的信号幅度所对应的功率为：的信号幅度所对应的功率为：微波单

3、片集成电路微波单片集成电路5/38 射频功率放大器概述射频功率放大器概述小信号放大器小信号放大器负载与源阻抗共轭匹配负载与源阻抗共轭匹配功率传输效率为功率传输效率为50%一半的功率消耗在内阻上一半的功率消耗在内阻上电压源的负载电阻电压源的负载电阻电流源的负载电阻电流源的负载电阻内阻消耗的功率内阻消耗的功率功率传输效率功率传输效率微波单片集成电路微波单片集成电路6/38 射频功率放大器概述射频功率放大器概述功率放大器中的线性度和效率是一对矛盾功率放大器中的线性度和效率是一对矛盾效率高效率高-线性度低线性度低效率低效率低-线性度高线性度高设计时需要对线性度和效率进行折中考虑设计时需要对线性度和效率

4、进行折中考虑小信号放大器：小信号放大器：更加关注信号电压和电流，更加关注信号电压和电流，功率微不足道；功率微不足道；输出阻抗一般恒定。阻抗匹配难输出阻抗一般恒定。阻抗匹配难度小。度小。功率放大器：功率放大器：更加关注信号功率，更加关注信号功率，需要足够的电流驱动能力需要足够的电流驱动能力和较高的击穿电压；和较高的击穿电压；输出阻抗随着电压和电流改变，输出阻抗随着电压和电流改变，属于非线性阻抗，阻抗匹配难度属于非线性阻抗，阻抗匹配难度大。大。微波单片集成电路微波单片集成电路7/38 射频功率放大器概述射频功率放大器概述小信号放大器小信号放大器-电压增益电压增益功率放大器功率放大器-功率增益功率增

5、益没有电压增益并不能说明没有功率增益没有电压增益并不能说明没有功率增益微波单片集成电路微波单片集成电路8/38 射频功率放大器主要指射频功率放大器主要指标标微波单片集成电路微波单片集成电路9/38 射频功率放大器主要指射频功率放大器主要指标标ACPR误差矢量幅度误差矢量幅度微波单片集成电路微波单片集成电路10/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-A-AA A 类功率放大器类功率放大器线性功率放大器，信号幅度和相位没有明显失真。线性功率放大器，信号幅度和相位没有明显失真。RFC为射频扼流圈，对交流信号开为射频扼流圈，对交流信号开路，对直流信号短路。路，对直流信号短路。微波单片集成电路微波单片

6、集成电路11/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-A-A当输出功率减少，直流功耗不变，此时效率为：当输出功率减少，直流功耗不变，此时效率为：微波单片集成电路微波单片集成电路12/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-A-A共轭匹配情况下，共轭匹配情况下，最大功放效率为最大功放效率为25%。Vo,max=Vcc微波单片集成电路微波单片集成电路13/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-A-A微波单片集成电路微波单片集成电路14/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-B-B微波单片集成电路微波单片集成电路15/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-B-B微波单片集成电路微波单片集成电路

7、16/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-B-B微波单片集成电路微波单片集成电路17/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-B-B微波单片集成电路微波单片集成电路18/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-C-C微波单片集成电路微波单片集成电路19/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-C-C微波单片集成电路微波单片集成电路20/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-C-C微波单片集成电路微波单片集成电路21/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-C-C微波单片集成电路微波单片集成电路22/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-C-C微波单片集成电路微波单片集成电路23/38

8、功率放大器的功率放大器的A A、B B、C C类对比类对比微波单片集成电路微波单片集成电路24/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-D-DD类放大器类放大器效率效率100%工作在开关状态工作在开关状态实际中不存在实际中不存在微波单片集成电路微波单片集成电路25/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-E-E微波单片集成电路微波单片集成电路26/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-F-F负载网络不仅在载波频率上发生谐振，在一个或者多个谐波频率上也发生谐振。负载网络不仅在载波频率上发生谐振，在一个或者多个谐波频率上也发生谐振。输出电流基波分量输出电流基波分量输出电流二次谐波输出电流二次谐波

9、输出电流三次谐波输出电流三次谐波微波单片集成电路微波单片集成电路27/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-F-F微波单片集成电路微波单片集成电路28/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-F-F微波单片集成电路微波单片集成电路29/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-F-F占空比占空比50%的方波只有基波和奇次谐波。的方波只有基波和奇次谐波。微波单片集成电路微波单片集成电路30/38 功率放大器的分类功率放大器的分类-F-F最大漏极电压是电源电压的最大漏极电压是电源电压的2倍倍: 2Vdd微波单片集成电路微波单片集成电路31/38 大信号阻抗匹配大信号阻抗匹配微波单片集成电路微波单片集成电路32/38 线性化技术线性化技术多信道信号或者多载波信号多信道信号或者多载波信号高线性度高效率的功率放大器高线性度高效率的功率放大器高效率非线性功率放大器高效率非线性功率放大器+线性化技术线性化技术前馈；前馈；反馈；反馈；预失真；预失真；采用非线性元件的线性放大；采用非线性元件的线性放大；包络消除与恢复。包络消除与恢复。微波单片集成电路微波单片集成电路33/38 前馈前馈(feedforward)(feedforward)微波单片集成电路微波单片集成电路34/38 反馈反馈(feedback)(feedback)微波单片集成电路微波单片集成电路35/38