在当前无线通信技术飞速发展的背景下,射频功率放大器作为无线通信系统中发射信号的关键组件,其性能对于系统的整体效率、带宽和容量有着直接影响。尤其是在多载波技术和复杂调制方式下,信号的峰均比增加,给射频功率放大器在功率回退时的效率提升带来了挑战。因此,研究高效能的射频功率放大器成为了一大热点。 GaN(氮化镓)材料以其优异的电子性能成为制造第三代半导体功率晶体管的理想选择。这种材料具备高电子迁移率、高击穿电压和良好的热导性,使得基于GaN的功率放大器能够在高温、高频率和大功率条件下工作,同时实现高效率和高可靠性。 Doherty功率放大器是一种用于提高射频功率放大器效率的技术。该技术通过将主放大器和辅助放大器按一定比例分割,使得在不同的功率级别下,一个或两个放大器工作,从而在不同的信号功率水平下维持放大器的高效率。Doherty技术的一个关键优势是在功率回退时仍然能保持较高的工作效率,这对于提高无线基站等设备的能效至关重要。 在论文中提到,研究者们以GaN材料为基础,设计和实现了基于传统结构和复合左右手传输线结构的Doherty射频功率放大器。传统结构的Doherty放大器在某些功率水平下能实现较高的漏极效率,但其线性度可能不够理想。为了改善这一状况,研究者们引入了不等分结构,设计了复合左右手传输线功率放大器,旨在提高线性度的同时,维持高效率。 在设计要点方面,论文涉及了射频功率放大器的理论模型、主要技术指标、效率提升技术、材料功率晶体管的介绍以及功率放大器的发展趋势。对于传统结构和复合左右手传输线结构的放大器,研究者们进行了静态工作点的选择、稳定性分析、负载阻抗及源阻抗设计、阻抗匹配和偏置网络设计等。此外,单管串联微带线非枝节匹配电路的实现不仅简化了功放结构,还减小了最终实物尺寸,并且实现了单管免调试的设计目标。 论文还提到了对不等分传统结构功率放大器和复合左右手传输线结构功率放大器的测试结果和性能指标进行的对比与分析。结果表明,基于复合左右手传输线结构的功率放大器在保持高效率的同时,还能提升线性度。这使得这种功率放大器具有高性能、低成本、低复杂度和高线性的优势,应用前景十分广阔。 在射频功率放大器设计中,重要的技术指标包括效率、三阶互调系数、邻信道功率泄露比等。这些指标直接影响到放大器的性能和应用。在设计过程中,研究者们还需考虑功放模块的工作状态、偏置点的选择、电源扼流的稳定性以及阻抗匹配等问题。 通过研究者们的努力,最终设计实现的两种类型功率放大器均表现出良好的性能。特别是基于复合左右手传输线结构的功率放大器,它在维持较高效率的同时提升了线性度,满足了在高带宽、高效率和高容量无线通信系统中的应用需求。这也预示着这类新型功率放大器在未来的通信设备中将具有广泛的应用前景。
2025-09-15 11:29:59 15.56MB Doherty
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射频功率放大器在无线通信领域扮演着至关重要的角色,然而其效率问题一直是业界关注的焦点。射频功率放大器的效率提升对于电池驱动设备的续航能力、基站的能源消耗和无线系统的整体性能都有显著影响。本文将探讨几种提高RF功率放大器效率的技术和策略。 Doherty架构是一种在近年来得到广泛应用的高效放大器设计。1936年由Doherty博士提出的这种架构,通过结合AB类和C类放大器的工作方式,能够在高平均功率比(PAR)信号下提供较高的功率附加效率。典型的Doherty放大器由一个AB类载波放大器和一个C类峰值放大器组成,两者通过90°相位差的信号分配协同工作。当输入信号功率较高时,两个放大器共同作用,而在低功率电平时,仅AB类载波放大器工作,以维持效率。尽管Doherty架构有很好的效率提升,但其线性度和输出功率可能会略逊于传统的双AB类放大器。 为了进一步提升线性度,模拟和数字线性化技术,特别是数字预失真(DPD)和波峰因子降低(CFR)被广泛采用。DPD通过对输入信号进行反失真处理,使放大器能够在更接近饱和的工作点保持线性,从而减少RF晶体管的数量,降低电流消耗,提高效率。CFR则是通过调整信号的峰均比来减少失真,这两者结合使用可以实现更大的性能提升。 此外,Chireix的异相功率放大器技术,也被称为“outphasing”,利用两个非线性RF功率放大器,通过不同相位的信号驱动,以实现更高效率。这种方法允许更灵活的功率控制和更有效的能量转换。 除了上述技术,还有其他创新方法在不断研究中,如使用新型半导体材料、优化功率管理算法以及开发新的放大器拓扑结构。例如,GaN(氮化镓)和SiC(碳化硅)等高性能半导体材料因其高击穿电压和高速度,能够提高功率密度和效率。同时,智能功率调度和自适应偏置技术也有助于动态调整放大器的工作状态,以适应不同的信号条件。 提升射频功率放大器效率是一项综合性的任务,涉及硬件设计、信号处理算法以及材料科学等多个领域的创新。随着技术的发展,我们有望看到更加高效、节能的RF功率放大器,为无线通信带来更优质的服务,同时也为环境保护和能源利用做出贡献。
2025-08-27 21:00:07 136KB 功率放大器 电子竞赛
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"自适应前馈射频功率放大器设计" 自适应前馈射频功率放大器设计是指采用自适应前馈技术和包络检测技术来设计射频功率放大器。这种技术考虑到实际中可能遇到的问题,从而对复杂问题进行简化,不仅从理论上,而且从实践上证实了他的可实现性。 在现代无线通信中,人们广泛采用工作于甲乙类状态的大功率微波晶体管来提高传输功率和利用效率。然而,无源器件及有源器件的引入、多载波配置技术的采用等,都将导致输出信号的互调失真。因此,在设计射频功率放大器时,必须对其进行线性化处理,以便使输出信号获得较好的线性度。 常用的线性化技术包括功率回退、预失真、前馈等。其中,功率回退技术能有效地改善窄带信号的线性度,而预失真技术和前馈技术,特别是前馈技术,由于其具有高校准精度、高稳定度以及不受带宽限制等优点,成了改善宽带信号线性度时所采用的主要技术。 本文首先简述了普通的前馈线性化技术,然后在此基础上进行改进,添加了自适应算法,并通过信号包络检测技术提取出带外信号进行调节,从而达到改善输出信号线性度的目的。 前馈基本原理最基本的前馈放大器原理如图1所示。他由2个环路组成:环路1由功分器、主放大器、耦合器1、衰减器1、相移器1、延时线1、合成器1组成。输入的RF信号,即2个纯净的载波信号,经功分器后被分成两支路信号:上分支路为主功率放大器支路,纯净的RF载波信号经过该支路后产生放大后的载波信号和互调失真信号;下分支路为附支路,纯净的RF载波信号经过该支路后被延时,主功率放大器支路输出的非线性失真信号经衰减器1和相移器1后,与附支路输出的信号在合成器1中合成,调节衰减器1和相移器1使两支路信号获得相等的振幅、180''相位差以及相等的延迟。 环路2,也叫失真信号消除环路,由延时线2、辅助放大器、衰减器2、相移器2、耦合器2组成。同样也有两条分支支路:上分支路将主放大器输出的非线性失真信号延时后送人耦合器2;下分支路将环路1提取出的互调失真信号进行放大、衰减、相移后也送人耦合器2,调节衰减器2和相移器2,直到耦合器2输出的信号中互调失真信号最小,也就是IMD最小,则此时输出的信号就是放大的射频信号。 自适应前馈射频功率放大器的设计中,引入了自适应技术,以便能及时获得载波信号在振幅、相位以及延时上的匹配。自适应前馈系统的结构如图2所示。他由3个环路构成:环路1主要用于提取互调失真信号,环路2主要用于消除失真信号,而环路3则主要用于检测互调失真信号功率。 在具体的实现结构上,在合成器1后面又添加了功分器2,其目的是对信号υd(t,g, ψ)进行功率检测,很明显,如果调节α使得合成器1两输入信号的幅度、相位以及延迟都达到匹配,那么这里检测到的功率将只有互调失真信号υe(t)的平均功率尸+而他是很小的,换句话说,如果检测到功分器2输出的功率足够的小,那么此时对α的调节就达到了最优,即RF载波信号已被最大程度的消除了,而保留下来的仅有互调失真信号υe(t)。 进入环路2的互调失真信号经过辅助放大器放大,矢量调制器2(其调制系数为复系数β)调节后,与经过延时线2的主放大器输出信号在合成器2中合成。该环路对互调失真信号的振幅及相位调节同样也采用自适应技术,其数学原理如上所述,但在实现的结构上,却与环路1不同,环路1是通过直接检测合成器1的输出信号来判定RF载波信号是否被抵消到最小值,而环路2在判定互调失真信号是否被抵消到最小值时,却需要引入第三个环路。 我们知道,对于相同功率的输出信号,线性信号的包络要大于非线性信号的包络,而二者的包络差值信号就是互调失真信号,最大限度减小其包络差值信号,就能最大程度地改善输出信号的线性度,从而减小IMD。环路3的工作原理正在于此。他处理的两路信号一路是线性信号,即经过延时线3及功分器4的RF载波信号,另一路是非线性信号,即经前馈系统环路1和环路2后由合成器2输出的信号。
2024-07-16 21:01:24 189KB 射频功率
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本文介绍了1W射频功率放大器适用于iPod立体声调频发射机
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本文提出了功率放大器设计中的两个关键问题,结合GSM直放站功率放大器模块的工程实例,详细分析了该功率放大器模块的设计过程。最后给出该模块样机的实测结果,进一步验证了设计方法的有效性。
2023-10-22 16:56:12 440KB 功率放大器 射频电路 线性化  文章
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摘要:介绍了一种分析同轴线变换器的新方法,建立了理想与通用模型,降低了分析难度和简化了分析过程。通过研究分析,提出了一种同轴变换器与集总元件相结合的匹配电路设计方法,通过优化同轴线和集总元件的参数,实现放大器的最佳性能。利用该方法设计了一款应用于推挽式功率放大电路的匹配电路,仿真结果表明,匹配效率高达99.93%.   阻抗变换器和阻抗匹配网络已经成为射频电路以及最大功率传输系统中的基本部件。为了使宽带射频功率放大器的输入、输出达到最佳的功率匹配,匹配电路的设计成为射频功率放大器的重要任务。要实现宽带内的最大功率传输,匹配电路设计非常困难。本文设计的同轴变换器电路就能实现高效率的电路匹配。同
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随着大功率射频微波器件的不断推广与发展,传统的小信号S 参数线性理论已经不能满足以微波功率放大器为主的大功率有源器件非线性行为的表征与分析,因此器件非线性行为表征技术就变得尤为重要,而此时Cardiff 模型也就应运而生。本文首先详细给出了Cardiff 模型的完整建立与理论推导过程;然后对以HP_AT41411 为核心射频功率放大器进行了实际测量,并根据实测结果建立Cardiff 行为模型;最后将行为模型仿真得到的结果与实际测量结果作对比,对比结果显示两者吻合较好,这也就验证了Cardiff 模型的正确性及有效性。
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通过研究射频功率放大器非线性失真产生的理论原因,着重分析了非线性失真中的三阶互调失真(IMD3)。基于功率晶体管AFT27S006N设计了一款应用于TD-LTE基站的功率放大器。经测试,此功放峰值功率为7 W,PAE为53%,Pout回退到1 W时IMD3达到了-43 dBc,符合设计指标。
2022-10-27 12:38:51 344KB 射频功率放大器
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源文件,设计指标 频率:2.3-3.5Ghz 带宽:1.2Ghz 饱和增益:8-11.7dB 回退增益:11db 饱和效率:>60% 回退效率:>40% 设计流程参考链接:https://blog.csdn.net/weixin_44584198/article/details/126926427?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22126926427%22%2C%22source%22%3A%22weixin_44584198%22%7D
2022-09-19 14:06:43 205.46MB ADS 射频功率放大器 Doherty
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ADS使用记录之E类功放设计(中) 具体见博客:https://blog.csdn.net/weixin_44584198/article/details/125180199 频率范围:2.4Ghz 输出功率:10w(40dbm) 回波损耗:小于-15db 漏极效率:大于百分之70
2022-06-09 14:03:40 11.77MB 射频功率放大器
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