射頻功率放大器分類

第1章 射頻功率放大器電路基礎(chǔ) 1

1.1 射頻功率放大器的主要技術(shù)指標 1

1.1.1 輸出功率 1

1.1.2 效率 3

1.1.3 線性 4

1.1.4 雜散輸出與噪聲 5

1.2 射頻功率放大器電路結(jié)構(gòu) 5

1.2.1 射頻功率放大器的分類 5

1.2.2 A類射頻功率放大器電路 6

1.2.3 B類射頻功率放大器電路 10

1.2.4 C類射頻功率放大器電路 13

1.2.5 D類射頻功率放大器電路 15

1.2.6 E類射頻功率放大器電路 19

1.2.7 F類射頻功率放大器電路 22

1.3 功率放大器電路的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò) 25

1.3.1 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的基本要求 25

1.3.2 集總參數(shù)的匹配網(wǎng)絡(luò) 26

1.3.3 傳輸線變壓器匹配網(wǎng)絡(luò) 28

1.4 功率合成與分配 32

1.4.1 功率合成器 32

1.4.2 功率分配器 36

1.5 功率放大器的線性化技術(shù) 40

1.5.1 前饋線性化技術(shù) 40

1.5.2 反饋技術(shù) 41

1.5.3 包絡(luò)消除及恢復(fù)技術(shù) 43

1.5.4 預(yù)失真線性化技術(shù) 44

1.5.5 采用非線性元件的線性放大(LINC) 46

1.6 功率晶體管的二次擊穿與散熱 47

第2章 晶體管射頻功率放大器電路 50

2.1 MAX2601/MAX2602 1 W 1.0 GHz 3.6 V射頻功率放大器 50

2.2 MMG3001NT1/3002NT1 40～3600 MHz功率放大器 51

2.3 MMG3003NT1 40～3600 MHz功率放大器 54

2.4 MMG3005NT1 400～2400 MHz功率放大器 57

2.5 MMG3007/08/09/10/11/12/13NT1 0～6.0 GHz 功率放大器 58

2.6 MRF6404 30 W 1.8～2.0 GHz 26 V 射頻功率放大器 60

2.7 MRF6409 20 W 960 MHz 26 V 射頻功率放大器 62

2.8 MRF15090 90 W 1.5 GHz 26 V射頻功率放大器 64

2.9 MRF20030/20060 30 W/60 W 2.0 GHz 26 V射頻功率放大器 66

2.10 PH1617 60 W 1615～1685 MHz 26 V 射頻功率放大器 67

2.11 PH1819 45 W 1805～1880 MHz 25 V 射頻功率放大器 68

2.12 PTB 20151 45 W 1.8～2.0 GHz 26 V 射頻功率放大器 70

2.13 SXA-289 5～2000 MHz 射頻中功率放大器 71

2.14 SXA-389 400～2500 MHz 1/4 W射頻中功率放大器 74

2.15 SXT-289 1.8～2.5 GHz 射頻中功率放大器 75

第3章 場效應(yīng)管(FET)射頻功率放大器電路 78

3.1 2SK3074 630 mW VHF/UHF 功率放大器 78

3.2 2SK3075 7.5 W VHF/UHF 功率放大器 78

3.3 MMH3101NT1 21.5 dBm 250～3000 MHz功率放大器 79

3.4 MRF182R1 30 W 1.0 GHz 28 V 射頻功率放大器 80

3.5 MRF184 60 W 1.0 GHz 28 V 射頻功率放大器 81

3.6 MRF186 120 W 1.0 GHz 28 V 射頻功率放大器 83

3.7 MRF281/MRF282 4 W/10 W 26 V 2.0 GHz 功率放大器 86

3.8 MRF284LR1/LSR1 30 W 2.0 GHz 26 V 功率放大器 88

3.9 MRF1511 8 W 175 MHz 7.5 V 射頻功率放大器 91

3.10 MRF1513 3 W 520 MHz 12.5 V射頻功率放大器 92

3.11 MRF1517 8 W 520 MHz 7.5 V射頻功率放大器 93

3.12 NPTB00025 25 W 400～3000 MHz 28 V 射頻功率放大器 94

3.13 PD57006 6 W 1.0 GHz 28 V 射頻功率放大器 95

3.14 PD570 18/30/45/60/70 1.0 GHz 28 V 射頻功率放大器 97

3.15 PTF 10041 12 W 1.0～2.0 GHz 射頻功率放大器 99

3.16 PTF 10135 5 W 1.0～2.0 GHz 射頻功率放大器 102

3.17 PTF 10149 70 W 921～960 MHz 射頻功率放大器 104

3.18 PTF 102002 90 W 2110～2170 MHz 射頻功率放大器 106

3.19 PTF 102003 120 W 2110～2170 MHz 射頻功率放大器 107

第4章 單片微波集成電路(MMIC)功率放大器電路 110

4.1 AMMP-6420 6.0～18.0 GHz 1 W MMIC功率放大器 110

4.2 MSA-0504/0505 1.0 GHz 50 Ω MMIC功率放大器 110

4.3 MSA-0520 1.0 GHz 50 Ω MMIC 功率放大器 111

4.4 SGA-3363 DC～5.5 GHz 50 Ω MMIC功率放大器 111

4.5 SNA-100/176/186 DC~10.0 GHz 50 Ω MMIC功率放大器 113

4.6 SNA-400 DC～8.0 GHz 50 Ω MMIC功率放大器 114

4.7 SNA-600 DC～6.5 GHz 50 Ω MMIC功率放大器 115

4.8 SNA-486/686 DC～6.5/6.0 GHz 50 Ω MMIC放大器 116

4.9 TGA1073B-SCC 27.0～32.0 GHz 0.7 W MMIC功率放大器 117

4.10 TGA1073C-SCC 36.0～40.0 GHz MMIC功率放大器 118

4.11 TGA1135B-SCC 18.0～27.0 GHz 1 W MMIC 功率放大器 118

4.12 TGA1152-SCC 13.75～15.0 GHz 2 W MMIC 功率放大器 119

4.13 TGA1171-SCC 36.0～40.0 GHz 1 W MMIC功率放大器 120

4.14 TGA1172-SCC 27.0～32.0 GHz 1 W MMIC功率放大器 120

4.15 TGA2501-EPU 6.0～18.0 GHz 2.8 W MMIC功率放大器 121

4.16 TGA2502-EPU 12.5～15.0 GHz 4 W MMIC功率放大器 121

4.17 TGA4040 17.0～43.0 GHz 中功率放大器/乘法器 123

4.18 TGA4902-SM Ka-波段中功率放大器 123

4.19 XP1000 17.0～24.0 GHz MMIC 功率放大器 124

4.20 XP1001 26.0～40.0 GHz MMIC 功率放大器 125

第5章 射頻功率放大器模塊 127

5.1 AP502/AP512 4 W/8 W 2110～2170 MHz 射頻功率放大器模塊 127

5.2 AP513 8 W 1805～1880 MHz 射頻功率放大器模塊 128

5.3 ATF-501P8/ATF-511P8 50 MHz～6.0 GHz 射頻功率放大器模塊 128

5.4 MHL8115/D 1 W 50～1000 MHz 線性射頻功率放大器模塊 130

5.5 MHL8118/D 1 W 50～1000 MHz 線性射頻功率放大器模塊 130

5.6 MHW1345 800 mW 10～200 MHz線性射頻功率放大器模塊 131

5.7 PHA2729-300M 300 W 2.7～2.9 GHz雷達脈沖功率放大器模塊 131

5.8 PTH 31002 30 W 1.9～2.0 GHz 50 Ω射頻功率放大器模塊 132

5.9 PTH 32003 25 W 1.9～2.0 GHz 50 Ω射頻功率放大器模塊 133

第6章 150～960 MHz射頻功率放大器電路 134

6.1 AWT921 925～960 MHz功率放大器 134

6.2 MAX2232/MAX2233 250 mW 900 MHz增益可控功率放大器 137

6.3 MAX2235 1 W 900 MHz 3.6 V 功率放大器 142

6.4 MRFIC2006 500～1000 MHz 線性功率放大器 145

6.5 RF2132 800～950 MHz 線性功率放大器 146

6.6 RF2155 430～930 MHz 可編程增益功率放大器 148

6.7 RF2162 800～960 MHz 線性功率放大器 150

6.8 RF2175 380～512 MHz 線性功率放大器 151

6.9 RF2192 400～960 MHz 線性功率放大器 153

6.10 RF5110G FM 150 MHz/450 MHz/865 MHz/915 MHz 功率放大器 154

6.11 SPA-1118 1 W 850 MHz功率放大器 157

6.12 SPA-2118 1 W 850 MHz功率放大器 157

6.13 T0930 2 W 900 MHz 功率放大器 158

第7章 1.0～2.5 GHz射頻功率放大器電路 160

7.1 AP601/602/603 1.8 W/4 W/7 W 28 V 800～2200 MHz功率放大器 160

7.2 AWT1921 1610～1626.5 MHz 功率放大器 162

7.3 MAX2242 2.4～2.5 GHz線性功率放大器 165

7.4 RF2126 2.45 GHz ISM線性功率放大器 169

7.5 RF2163 3 V 2.5 GHz ISM線性功率放大器 169

7.6 RF5152 2.4～2.5 GHz 線性功率放大器 171

7.7 RF5163 1.8～2.5 GHz 線性功率放大器 174

7.8 RF5187 0.8～2.5 GHz 線性功率放大器 177

7.9 SPA-1218/1318 1 W 1960/2150 MHz功率放大器 179

7.10 SPA-2318 1 W 1.7～2.2 GHz功率放大器 180

第8章 射頻功率放大器的驅(qū)動器電路 183

8.1 AD8353 0.1～2.7 GHz 50 Ω驅(qū)動器 183

8.2 ADR3410 1 W 850～2200 MHz 50 Ω驅(qū)動器 185

8.3 HPMX-3002 150～960 MHz 驅(qū)動器 186

8.4 MAX2430 0.8～1.0 GHz 放大器/驅(qū)動器 189

8.5 MGA83563 0.5～6.0 GHz 功率放大器/驅(qū)動器 191

8.6 MRFIC2004 0.8～1.0 GHz 驅(qū)動器和斜坡電壓發(fā)生器 196

8.7 NJG1307R 0.8～1.9 GHz 驅(qū)動器 198

8.8 NJG1312PC1 887～925 MHz SPDT開關(guān)和驅(qū)動器 200

8.9 SGA-5263 DC～4.5 GHz 驅(qū)動器 202

8.10 STB7101 0.9～1.9 GHz 寬頻帶前置功率放大器 204

8.11 TGA4042-EPU 41.0～45.0 GHz Q頻帶驅(qū)動器 205

8.12 TGA4510-SM 29.0～31.0 GHz Ka 頻帶驅(qū)動器 206

8.13 TGA4521 32.0～47.0 GHz Ka頻帶驅(qū)動器 207

第9章 藍牙功率放大器電路 208

9.1 CGB240藍牙功率放大器 208

9.2 CGB241二級藍牙功率放大器 211

9.3 MAX2240藍牙功率放大器 213

9.4 MAX2244/45/46藍牙功率放大器 217

9.5 MRFIC2408藍牙功率放大器 223

9.6 PA2423MB藍牙功率放大器 224

9.7 RF2172藍牙功率放大器 227

9.8 T7023 藍牙功率放大器 230

9.9 T7024藍牙前端電路 233

9.10 μPG2301TQ 藍牙功率放大器 236

第10章 無線局域網(wǎng)(WLAN)功率放大器電路 239

10.1 AWL6153 2.4 GHz 802.11g/b WLAN 功率放大器 239

10.2 AWL9224 2.4 GHz 802.11b/g WLAN 功率放大器 240

10.3 AWL9924 2.4/5.0 GHz 802.11a/b/g WLAN 功率放大器 241

10.4 MAX2247 2.4 GHz IEEE 802.11b/g DSSS/OFDM WLAN功率放大器 243

10.5 MMG2401 2.4 GHz 802.11g WLAN 功率放大器 246

10.6 RF5117 2.4 GHz IEEE 802.11b/g WLAN 功率放大器 248

10.7 RF5125 2.4 GHz IEEE 802.11b/g/n WLAN 功率放大器 250

10.8 RF5189 2.4 GHz IEEE 802.11b WLAN 功率放大器 252

10.9 RF5300 5.0 GHz 802.11b/n WLAN 功率放大器 254

10.10 RFS P2023 2.4 GHz 802.11b/g WLAN 功率放大器 257

10.11 RFS P5022/5032 5.0 GHz 802.11a WLAN 功率放大器 259

10.12 SA2411 2.4 GHz 802.11b WLAN功率放大器 260

10.13 STB7720L 2.4 GHz 802.11 b/g WLAN功率放大器 262

10.14 T3515 5.0 GHz 802.11a WLAN功率放大器 264

10.15 T7031 2.4 GHz 802.11b WLAN功率放大器 265

10.16 TQP2420B 2.4 GHz 802.11b WLAN放大器 266

10.17 TQP2420G 2.4 GHz 802.11b/g WLAN放大器 269

10.18 TQP777002 2.4 GHz 802.11b/g WLAN功率放大器 272

第11章 WiMAX功率放大器電路 274

11.1 AWM6430 3.5 GHz WiMAX 功率放大器 274

11.2 NPT25015 15 W 1.7～2.7 GHz 28 V WiMAX 功率放大器 275

11.3 NPT35015 15 W 3.3～3.8 GHz 28 V WiMAX功率放大器 276

11.4 SZP-2026Z 2 W 2.2～2.7 GHz WiMAX功率放大器 278

11.5 TGA2702-SM 2.5 GHz WiMAX 驅(qū)動器/功率放大器 279

11.6 TGA2703-SM 3.5 GHz WiMAX驅(qū)動器/功率放大器 280

11.7 TGA2925-SG 5.6 W 3.5 GHz WiMAX功率放大器 280

第12章 射頻信號功率檢測/控制電路 283

12.1 AD8312 50 MHz～3.5 GHz 45 dB射頻功率檢測器 283

12.2 AD8314 0.1～2.7 GHz 45 dB射頻功率檢測器/控制器 285

12.3 AD8317 1 MHz～10.0 GHz 50 dB對數(shù)檢測器/控制器 288

12.4 AD8318 1 MHz～8.0 GHz 60 dB對數(shù)檢測器/控制器 290

12.5 AD8362 60 dB 50 Hz～2.7 GHz射頻功率檢測器 294

12.6 ADL5500 0.1～6.0 GHz TruPwrTM 檢測器 299

12.7 LMV243 50 dB 450 MHz～2.0 GHz 射頻發(fā)射功率控制器 301

12.8 LT5504 80 dB 0.8～2.7 GHz射頻功率檢測器 304

12.9 LT5534 60 dB 50 MHz～3.0 GHz 射頻功率檢測器 307

12.10 LT5536 -26～12 dB 0.6～7.0 GHz射頻功率檢測器 309

12.11 LT5537 83 dB 10～1000 GHz射頻功率檢測器 310

12.12 LTC5507 48 dB 100 kHz~1.0 GHz射頻功率檢測器 312

12.13 MAX2015 0.1～2.5 GHz 75 dB 對數(shù)檢測器/控制器 314

12.14 MAX2016 LF～2.5 GHz的功率、增益和VSWR檢測器/控制器 318

12.15 MAX2205/06/07/08 0.8～2.0 GHz射頻功率檢測器 323

參考文獻 326

本書介紹了射頻功率放大器電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法等電路設(shè)計所需要的相關(guān)信息，介紹了采用射頻功率晶體管、射頻場效應(yīng)管(FET)、單片微波集成電路(MMIC)、射頻功率放大器模塊、單片射頻功率放大器集成電路構(gòu)成的射頻功率放大器電路實例的主要技術(shù)性能、引腳端封裝形式、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電原理圖、印制電路板圖和元器件參數(shù)等內(nèi)容。

本書突出“先進性、工程性、實用性”的特點，可以作為從事無線通信、移動通信、

無線數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、無線遙控和遙測系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)、無線安全防范系統(tǒng)等應(yīng)用研究的工程技術(shù)人員在進行射頻功率放大器設(shè)計時的參考書和工具書，也可以作為高等院校通信、電子等相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的專業(yè)教材和參考書。

射頻功率放大器：

射頻功率放大器（RF PA）是各種無線發(fā)射機的重要組成部分。在發(fā)射機的前級電路中，調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號功率很小，需要經(jīng)過一系列的放大一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級，獲得足夠的射頻功率以后，才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率，必須采用射頻功率放大器。

射頻功率放大器是發(fā)送設(shè)備的重要組成部分。射頻功率放大器的主要技術(shù)指標是輸出功率與效率。除此之外，輸出中的諧波分量還應(yīng)該盡可能的小，以避免對其他頻道產(chǎn)生干擾。

高頻功率放大器：

高頻功率放大器用于發(fā)射級的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收級可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。

高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換成為高頻交流輸出。在“低頻電子線路”課程中已知，放大器可以按照電流導(dǎo)通角的不同，將其分為甲、乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的流通角為360o，適用于小信號低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于180o；丙類放大器電流的流通角則小于180o。乙類和丙類都適用于大功率工作。丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因而不能用于低頻功率放大，只能用于采用調(diào)諧回路作為負載的諧振功率放大。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。除了以上幾種按電流流通角來分類的工作狀態(tài)外，又有使電子器件工作于開關(guān)狀態(tài)的丁類放大和戊類放大。丁類放大器的效率比丙類放大器的還高，理論上可達100%，但它的最高工作頻率受到開關(guān)轉(zhuǎn)換瞬間所產(chǎn)生的器件功耗(集電極耗散功率或陽極耗散功率）的限制。

如果在電路上加以改進，使電子器件在通斷轉(zhuǎn)換瞬間的功耗盡量減小，則工作頻率可以提高。這就是戊類放大器。在低頻放大電路中為了獲得足夠大的低頻輸出功率，必須采用低頻功率放大器，而且低頻功率放大器也是一種將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換為交流輸出的能量轉(zhuǎn)換器。高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是輸出功率大和效率高，但二者的工作頻率和相對頻帶寬度卻相差很大，決定了他們之間有著本質(zhì)的區(qū)別。低頻功率放大器的工作頻率低，但相對頻帶寬度卻很寬。例如，自20至20000 Hz，高低頻率之比達1000倍。因此它們都是采用無調(diào)諧負載，如電阻、變壓器等。高頻功率放大器的工作頻率高（由幾百kHz一直到幾百、幾千甚至幾萬MHz），但相對頻帶很窄。例如，調(diào)幅廣播電臺（535－1605 kHz的頻段范圍）的頻帶寬度為10 kHz，如中心頻率取為1000 kHz，則相對頻寬只相當于中心頻率的百分之一。中心頻率越高，則相對頻寬越小。因此，高頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路。由于這后一特點，使得這兩種放大器所選用的工作狀態(tài)不同：低頻功率放大器可工作于甲類、甲乙類或乙類（限于推挽電路）狀態(tài)；高頻功率放大器則一般都工作于丙類（某些特殊情況可工作于乙類）。

寬頻帶發(fā)射機的各中間級還廣泛采用一種新型的寬帶高頻功率放大器，它不采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路，而是以頻率響應(yīng)很寬的傳輸線作負載。這樣，它可以在很寬的范圍內(nèi)變換工作頻率，而不必重新調(diào)諧。綜上所述可見，高頻功率放大器與低頻功率放大器的共同之點是要求輸出功率大，效率高；它們的不同之點則是二者的工作頻率與相對頻寬不同，因而負載網(wǎng)絡(luò)和工作狀態(tài)也不同。

高頻功率放大器的主要技術(shù)指標有：輸出功率、效率、功率增益、帶寬和諧波抑制度（或信號失真度）等。這幾項指標要求是互相矛盾的，在設(shè)計放大器時應(yīng)根據(jù)具體要求，突出一些指標，兼顧其他一些指標。例如實際中有些電路，防止干擾是主要矛盾，對諧波抑制度要求較高，而對帶寬要求可適當降低等。功率放大器的效率是一個突出的問題，其效率的高低與放大器的工作狀態(tài)有直接的關(guān)系。放大器的工作狀態(tài)可分為甲類、乙類和丙類等。為了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙類、丙類，即晶體管工作延伸到非線性區(qū)域。但這些工作狀態(tài)下的放大器的輸出電流與輸出電壓間存在很嚴重的非線性失真。低頻功率放大器因其信號的頻率覆蓋系數(shù)大，不能采用諧振回路作負載，因此一般工作在甲類狀態(tài)；采用推挽電路時可以工作在乙類。高頻功率放大器因其信號的頻率覆蓋系數(shù)小，可以采用諧振回路作負載，故通常工作在丙類，通過諧振回路的選頻功能，可以濾除放大器集電極電流中的諧波成分，選出基波分量從而基本消除了非線性失真。

所以，高頻功率放大器具有比低頻功率放大器更高的效率。高頻功率放大器因工作于大信號的非線性狀態(tài)，不能用線性等效電路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折線法來分析其工作原理和工作狀態(tài)。這種分析方法的物理概念清楚，分析工作狀態(tài)方便，但計算準確度較低。以上討論的各類高頻功率放大器中，窄帶高頻功率放大器：用于提供足夠強的以載頻為中心的窄帶信號功率，或放大窄帶已調(diào)信號或?qū)崿F(xiàn)倍頻的功能，通常工作于乙類、丙類狀態(tài)。寬帶高頻功率放大器：用于對某些載波信號頻率變化范圍大得短波，超短波電臺的中間各級放大級，以免對不同fc的繁瑣調(diào)諧。通常工作于甲類狀態(tài)。