电子科大毕业论文—短波高线性射频功率放大器 - 图文

第3章 射频功率放大器设计原理

图3-10 增益曲线

三阶交调截点是表示线性度或失真性能的重要参数，IP3越高表示线性度越好和更少的失真。

现在来计算IP3。假定射频电路的增益为G，它表示图3-10中A线（基频）的斜率，则3G表示B线（三阶交调）的斜率，即在线性范围内，三阶交调输出功率是一阶交调输出功率的3被。当输入功率为Pi是，图3-10中，a表示两个基频信号f1和f2的输出功率，b表示三阶交调2f1-f2和2f2- f1的输出功率，则一阶交调曲线可表示为：

OIP3?a?G（IIP3?Pi） （3-26）

同理，三阶交调曲线可表示为：

OIP3?b?3G（IIP3?Pi） （3-27）

由以上两个方程就可以解出：

（a?b）/2?OIP3?a? （3-28） ?IIP3?OIP3?G?3.2.3线性指标的测量 A．1dB压缩点的测量

我们可以用矢量网络分析仪进行1dB压缩点的自动测量。通过矢网的内置的增益压缩软件，能很快地完成这一测试。首先，在矢网上按Appl键，选择SWEPT

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POWER GAIN COMPRESSION功能，根据被检放大器的工作频段设置需测得频率点，然后依照公式PSTART=压缩点指标-增益-15dB及PSTOP≈PSTART+20dB设定扫描范围。

图3-11 矢量网络分析仪测P1dB示意图

按照上图做线性功率校准，调整每个频点的源输出功率，然后用被检放大器替换功率探头，并选择GAIN COMPRESSION功能完成测试。

另外，我们也可以选择用矢量信号分析仪来测量。下图就是一组典型的使用矢量信号分析仪进行测量的测试配置。带同相、正交调制能力的信号发生器产生一个RF信号，并将其送至被测器件的输入端。放大器的输出端通过衰减器（避免仪器工作范围外的高压）与矢量信号分析仪输入端相连。甚至可以用这一组设备直接测量基站的RF输出信号！

图3-12 矢量信号分析仪测P1dB示意图

B．三阶交调截点的测量

下图为IP3的测试框图

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第3章 射频功率放大器设计原理

图3-13 IP3测试框图

为了尽量减少信号源和频谱分析仪产生的交调分量，提高测量精度，在信号源和频谱分析仪之间，附加了一些测试设备。附加在射频信号源与合成器之间的隔离器用以改善并隔离射频信号源的交调或混合，低通滤波器用以减少射频信号源的谐波成分。附加在被测放大器与频谱分析仪之间的隔离器用以改善与频谱分析仪的阻抗匹配。考虑到频谱分析仪也会产生非线性失真，输出频谱仪的信号功率不能太高，对此要求射频信号源的输出功率要小。由图3-10可以看出，三阶交调输出功率（图中的b点）比一阶交调输出功率（图中的a点）要小很多倍，那么对测量的频谱分析仪就要求具有高的动态范围。

3.3阻抗匹配

前面已经提到，要实现最大的功率传输，就必须使负载阻抗和源阻抗相匹配。实现上述匹配的通常做法是在源和负载之间在插入一个无源网络。这种无源网络通常被视为匹配网络。然而，它们的功能并不仅限于为实现理想功率传输。事实上，许多实际的匹配网络并不是仅仅为了减小功率损耗而设计的，它们还具有如减小噪声、提高功率容量和提高频率效应的线性度等功能。通常认为，匹配网络

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的用途就是实现阻抗变换，将给定的阻抗值变换为其它更适合的阻抗值。下图就是三种常见的匹配网络在电路中的完整形式：

图3-14 完整的匹配电路

常用的射频功率放大器匹配网络有L型、π型、和T型，有时也要用电感耦合匹配网络。根据匹配网络的性质，可将功率放大器分为非谐振功率放大器和谐振功率放大器。非谐振功放匹配网络采用高频变压器、传输线变压器等非谐振系统，它的负载阻抗呈现纯电阻性质。而谐振功放的匹配网络是一个谐振系统，它的负载阻抗呈现电抗性质。 3.3.1集总参数的匹配网络 A．L型匹配网络

L型匹配是最简单的一种匹配网络，。这种网络采用两个电抗性元件将负载阻抗（ZL）变换为需要的输入阻抗（Zin），所以又叫做双元件网络，下面给出了L型网络的8种形式：

图3-15 L型匹配网络的8种形式

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