射频信号的功率怎么算功率无论多小都可以放大吗为什么

点击联系发帖人 时间：2018-09-19 09:47

射频信号的功率怎么算

本涉及一种功率放大器特别涉忣一种适用于433MHz频段的射频功率放大器。

射频功率放大器是通信系统中无线发射机的重要组成部分它用于发射机的末级，将射频已调波信號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，并且鈈干扰相邻信道的通信广泛用于移动通信用的终端和基站。

在现有数字无线通信系统的射频放大电路中其载波频率主要集中800MHz及以上频段，这也是现有系统普遍采用的频段目前已经有不少较为成熟的射频功率放大器适于在该频段上工作。但是由于内部阻抗匹配的原因現有适用于800MHz频段上的射频功率放大器，通常都不适用在433MHz频段上工作目前有一些采用单个芯片的方案可以使得射频功率放大器运行在400MHz频段仩，但其输出功率较低一般都不超过100mW。为了保证天线负载上得到大的输出功率通常需要配置高的电源电压，对于便携式的音频无线产品大多数的元器件供电是3～5V，采用大电源电压时就必须使用相关设备来降压，不仅使得电路更复杂也增加了功耗。

本实用新型的目嘚在于克服现有技术的缺点与不足提供一种增益高、输出功率大、频带宽并且适于在433MHz频段上工作的射频功率放大器。该射频功率放大器能将信号传送至距离发射端较远的接收端

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种适用于433MHz频段的射频功率放大器，包括依次连接嘚输入网络、晶体管和输出网络；射频信号的功率怎么算经过所述输入网络后传送至晶体管再经输出网络传送至天线；所述输入网络包括电感L₁、电容C₁、电感L₂和电阻R₁；所述晶体管基极依次通过电感L₂、电容C₁与电感L₁连接；所述电感L₁与电容C₁连接的一端为输入网络射频信号的功率怎麼算的输入端，所述电感L₁的另一端接地所述晶体管基极通过电阻R₁接地；所述晶体管的集电极和基极之间连接有电阻R₂；所述晶体管集电极通过高频扼流圈L₃和电阻R₃与电源V_CC连接，电源V_CC通过电容C₂接地；所述晶体管发射极接地；所述输出网络包括电感L₄和电容C₃所述晶体管的集电极通過电感L₄和电容C₃连接，所述电容C₃和电感L₄连接的一端与天线连接所述电容C₃的另一端接地。

优选的所述晶体管为SGA9289。

优选的所述电源V_CC为5V。

本實用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本实用新型输入网络和输出网络均采用LC谐振网络对射频功率放大器电路进行阻抗匹配使得本实用新型射频功率放大器能够在433MHz频段上输出较大的功率。本实用新型晶体管的集电极与电源V_CC之间连接有高频扼流圈该高频扼鋶圈馈电可以保证在低压时依然可以获得大电流，从而保证了低电压情况下天线负载也有足够大的输出功率适合用于便携式的音频无线產品。

（2）本实用新型的集电极和基极之间连接有反馈电路该反馈电路提高了本实用新型射频功率放大器增益的稳定性，使得射频功率放大器的通频带更宽并且减少了本实用新型射频功率放大器的失真。本实用新型射频功率放大器的组成结构非常简单通过输入输出两個LC谐振网络即可实现大功率输出。

图1是本实用新型射频功率放大器的组成框图

图2是本实用新型射频功率放大器的电路图。

图3是本实用新型射频功率放大器等效输出网络的电路图

图4是本实用新型射频功率放大器等效输入网络的电路图。

下面结合实施例及附图对本实用新型莋进一步详细的描述但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1所示本实施例公开了一种适用于433MHz频段的射频功率放大器，包括依次连接嘚输入网络G_S、晶体管G_O和输出网络G_L；射频信号的功率怎么算经过输入网络G_S后传送至晶体管G_O晶体管G_O对输入网络送来的射频信号的功率怎么算進行功率放大处理，然后输出到输出网络G_L通过输出网络将射频信号的功率怎么算传送给天线。其中输入网络实现对晶体管和射频输出信號源之间的阻抗匹配输出网络实现晶体管和天线负载之间的阻抗匹配，本实施例采用的晶体管G_O为SGA9289

本实施例的输入网络包括电感L₁、电容C₁、电感L₂和电阻R₁；晶体管基极依次通过电感L₂、电容C₁与电感L₁连接；电感L₁与电容C₁连接的一端为输入网络射频信号的功率怎么算的输入端，电感L₁的叧一端接地晶体管基极通过电阻R₁接地。

晶体管的集电极和基极之间连接有电阻R₂；晶体管集电极通过高频扼流圈L₃和电阻R₃与5V的电源V_CC连接电源V_CC通过一个滤波电容C₂接地；晶体管发射极接地；

输出网络包括电感L₄和电容C₃，晶体管的集电极通过电感L₄和电容C₃连接电容C₃和电感L₄连接的一端與天线连接，电容C₃的另一端接地

本实施例中晶体管SGA9289在正常工作状态下，集电极电流约为270mA集电极电压为4.7V，则得到集电极的负载R_L为：

其中夲实施例的等效输出网络如图3所示R_P为本实用新型天线的阻抗值。

要使本实施例的输出网络和晶体管的阻抗匹配则本实施例输出网络的品质因数Q值为：

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C波段射频功率放大器的设计娄崇義苏莹 (长春理工大学吉林长春 1 30022) 高新技术摘要：射频功率放大器是发射机的重要组件它的设计成了微波发射系统的关键。氮化镓功率管的寬带隙、高击穿电场等特点使其具有带宽宽，高效特性等优点本文使用ADS仿真软件对一款功率放大器进行仿真和电路设计，根据晶体管嘚小信号S参数和I—V曲线对功率管的输入、输出阻抗匹配电路及其偏置电路进行优化设计，使其性能达到设计要求在4 GHz～6．5 GHz的频段内，对輸入功率为0 dBm射频信号输出大于38 dBm的射频信号的功率怎么算，带内波动≤±1 dB 关键词：增益平坦度 GaN 半导体小信号方法功率放大器中图分类号：TN7 22．1 文献标识码：A 文章编号：1 6 7 2— 2(a)一0004—02 新一代半导体功率器件GaN高电子迁移率晶体管。具有宽禁带、高击穿场强、高功率密度等优点理论上特别适合应用于高频、高功率的功率器件的场合。由于具备这些优点宽禁带半导体功率器件可以明显提高电子信息系统的性能，广泛应鼡于雷达、通信、战斗机、海洋勘探等重要领域本文使用Agilent ADS仿真软件设计出一款 2．5 G带宽的C波段功率放大器，可用于雷达发射机、无线通信忣软件无线电的驱动级或末级功率放大模块其主要技术指标为：工作频率为4～6．5 GHz的频段内；输入功率为0 dBm；输出平均功率38 dBm；带内波动≤±l dB。 1射频功放的工作原理本设计的射频功率放大器根据该放大器的工作频带、输出功率等特点。在进行功放总体设计时采用分级设计，洅进行级联的设计方法本功放模块采用两级放大，驱动级采用C波段的功率放大模块EMM5078ZV在功放级使用GaN功率管TGF2023，功放总体设计如图l所示功放级电路侧重于保证输出功率的设计，驱动级放大电路则侧重干提升增益的设计同时保证增益平坦度和输入输出驻波。 2射频功率放大器設计 2．1功率放大级设计在功放级使用GaN功率管TGF2023由于市场上大多数GaN射频功率放大管的生产厂商没有提供大信号模型，没有ADS设计时需要的Design Kit只茬数据文件中提供器件的带内s参数。直流偏置仿真确定氮化镓管子的静态工作点即确定管子的漏极电流、漏极偏置电压和栅极偏置电压。引入ADS中对场效应管直流仿真模板图并添加二端口模型，导入刚刚编辑好的S参数文件加入直流偏置仿真控件，确定在VDS=28 VIDS=0．5 A 时的VGS数值。甴仿真结果得到栅极偏置电压VGS=-I V这时的漏极电流为0．534 A，与数据文件基本相同在微波网络理论中，如果一个负载阻抗与一个网络匹配良好那么负载阻抗的共轭复数将等于网络的输出阻抗值。目前通过计算可以得至4纯实数负载阻抗那么它的共轭复数还为其本身。考虑封装參数的输出端阻抗模型为了优化场效应管的输出电路匹配，为输出电路提供准确的负载阻抗就必须将管子的封装参数计人输出匹配电蕗中。所以就要求得Cds的参数值设计功率放大器时使用封装氮化镓场效应管就一定要准确确定封装寄生元件的参数值。由于芯片手册提供叻封装寄生元件的参数值计算其输出阻抗，根据史密斯圆图中匹配方法搭建匹配电路并依据 ADS提供的阻抗匹配软件，将负载阻抗匹配到50 Q根据Cgs的值，可以确定源阻抗匹配电路偏置电路的主要作用是将直流供电模块提供的电压加到放大器的栅极和漏极上，同时具有隔离射頻信号的功率怎么算、滤波、稳定电路等功能功放级的直流馈电采用高阻抗的l／4 波长微带线，漏极28 V供电栅极一1V供电。在1／4波长微带线の后并联几个旁路电容以达到良好的滤波，提高稳定性考虑到扇形微带线的很多优良特性，用扇形微带线代替l／4波长开路并联短截线使用ADS软件中的传输线计算工具计算微带线的尺寸，将全匹配电路进行微带线设计再加上栅极偏置电路和漏极馈电电路，最终得到功放級电路对任何一个功率放大芯片，都要进行稳定性分析因为一旦由于器件内部元件匹配不均造成不稳定条件，就可能对激励信号产生敏感效应引起自激显现，这样很容易烧毁管子添加稳定性仿真因子后，对全电路进行仿真观察其在2～8 GHz频带内的稳定性。仿真结果如圖2所示从仿真结果图2可以看出，在2～8 GHz 频段内稳定系数K大干l，所以电路是稳定的将全电路仿真，优化匹配结构调整微带线和匹配电嫆值，观察$21S11、$22的变化情况。经过调整后得到仿真结果如图3所示从仿真结果可以看出，在5～6．5 GHz内增益S21达到l0 dB以上增益平坦度△G≤ 2dB，S1l的值尛于一2 5 dBcS22的值小于一12 dBc。说明驻波和输出端反射很好 sl1、$22都已经匹配到50 Q附近，功率管工作达到最佳状态满足设计指标要求。 2．2驱动级设计茬驱动级采用C波段的功率放大模块 EMM 507 8zV该模块输出功率最大为 26 dBm，放大倍数最大3O dB频带范围3．4 ～8．5 GHz，漏源电压10 V栅源电压一3 V，输入输出均通过內匹配的方式匹配到 4 科技资讯SCIENCE＆TECHNOLOGY tNFORMATION 堪芷璃图1 功放模块总体设计伯口电图2稳定性仿真结果

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