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放大器參數說明
來源:黄瓜视频app下载官方污科技   發布時間:2012-08-20  瀏覽數:1640    【收藏本頁】

工作頻率範圍(F):
指放大器滿足各級指標的工作頻率範圍。放大器實際的工作頻率範圍可能會大於定義的工作頻率範圍。功率增益(G):
指放大器輸出功率和輸入功率的比值,單位常用“dB”。增益平坦度(ΔG):
指在一定溫度下,在整個工作頻率範圍內,放大器增益變化的範圍。增益平坦度由下式表示(見圖1):

圖1
ΔG=±(Gmax-Gmin)/2dB
ΔG:增益平坦度
Gmax:增益——頻率掃頻曲線的幅度最大值
Gmin:增益——頻率掃頻曲線的幅度最小值噪聲係數(NF):
噪聲係數是指輸入端信噪比與放大器輸出端信噪比的比值,單位常用“dB”。
噪聲係數由下式表示:NF=10lg(輸入端信噪比/輸出端信噪比) 
在放大器的噪聲係數比較低(例如NF<1)的情況下,通常放大器的噪聲係數用噪聲溫度(T)來表示。
噪聲係數與噪聲溫度的關係為:T=(NF-1)T0或 NF=T/T0+1
T0-絕對溫度(290K)
噪聲係數與噪聲溫度的換算表 (見圖2)1分貝壓縮點輸出功率(P1dB):
放大器有一個線性動態範圍,在這個範圍內,放大器的輸出功率隨輸入功率線性增加。這種放大器稱之為線性放大器,這兩個功率之比就是功率增益G。隨著輸入功率的繼續增大,放大器進入非線性區,其輸出功率不再隨輸入功率的增加而線性增加,也就是說,其輸出功率低於小信號增益所預計的值。通常把增益下降到比線性增益低1dB時的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點,用P1dB表示。(見圖3)

典型情況下,當功率超過P1dB時,增益將迅速下降並達到一個最大的或完全飽和的輸出功率,其值比P1dB大3-4dB。三階截點(IP3):
測量放大器的非線性特性,最簡單的方法是測量1dB壓縮點功率電平P1dB。另一個頗為流行的方法是利用兩個相距5到10MHz的鄰近信號,當頻率為f1和f2的這兩個信號加到一個放大器時,該放大器的輸出不僅包含了這兩個信號,而且也包含了頻率為mf1+nf2的互調分量(IM),這裏,稱m+n為互調分量的階數。在中等飽和電平時,通常起支配作用的是最接近基音頻率的三階分量(見圖4)。

因為三階項直到畸變十分嚴重的點都起著支配作用,所以常用三階截點(IP3)來表征互調畸變(見圖3)。三階截點是描述放大器線性程度的一個重要指標。三階截點功率的典型值比P1dB高10-12dB。IP3可以通過測量IM3得到,計算公式為:
IP3=PSCL+IM3/2;
PSCL——單載波功率;
    如三階互調點已知,則基波與三階互調抑製比與三階互調點的雜散電平可由下式估計:
基波與三階互調抑製比=2[IP3-(PIN+G)]
三階互調雜散電平=3(PIN+G)-2IP3輸入/輸出駐波比(VSWR):
微波放大器通常設計或用於50Ω阻抗的微波係統中,輸入/輸出駐波表示放大器輸入端阻抗和輸出端阻抗與係統要求阻抗(50Ω)的匹配程度。
用下式表示:
VSWR = (1+|Γ|)/(1-|Γ|);
其中Γ= (Z-Z0)/(Z+Z0) 
VSWR:輸入輸電壓出駐波比
Γ:反射係數
Z:放大器輸入或輸出端的實際阻抗
ZO:需要的係統阻抗工作電壓/電流:
指放大器工作時需要供給的電源電壓和放大器工作時要求供給的電流值。放大器增益窗的定義:
在本產品手冊中,放大器的增益定義采用增益窗的定義方法(不含窄帶功率放大器)。增益窗的定義方法是根據放大器允許的最大增益(Gmax),放大器允許的最小增益(Gmin),放大器的增益波動(ΔG)等三個增益指標對放大器的增益允許的波動和變化範圍作明確定義(見圖5):
 
射頻功率放大器的線性化技術     射頻功率放大器的非線性失真會使其產生新的頻率分量,如對於二階失真會產生二次諧波和雙音拍頻,對於三階失真會產生三次諧波和多音拍頻。這些新的頻率分量如落在通帶內,將會對發射的信號造成直接幹擾,如果落在通帶外將會幹擾其他頻道的信號。為此要對射頻功率放大器的進行線性化處理,這樣可以較好地解決信號的頻譜再生問題。射頻功放基本線性化技術的原理與方法不外乎是以輸入RF信號包絡的振幅和相位作為參考,與輸出信號比較,進而產生適當的校正。實現射頻功放線性化的常用技術有三種:功率回退、預失真、前饋。
1、功率回退
    這是最常用的方法,即選用功率較大的管子作小功率管使用,實際上是以犧牲直流功耗來提高功放的線性度。
    功率回退法就是把功率放大器的輸入功率從1dB壓縮點(放大器有一個線性動態範圍,在這個範圍內,放大器的輸出功率隨輸入功率線性增加。隨著輸入功率的繼續增大,放大器漸漸進入飽和區,功率增益開始下降,通常把增益下降到比線性增益低1dB時的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點,用P1dB表示。)向後回退6-10個分貝,工作在遠小於1dB壓縮點的電平上,使功率放大器遠離飽和區,進入線性工作區,從而改善功率放大器的三階交調係數。一般情況,當基波功率降低1dB時,三階交調失真改善2dB。
    功率回退法簡單且易實現,不需要增加任何附加設備,是改善放大器線性度行之有效的方法,缺點是效率大為降低。另外,當功率回退到一定程度,當三階交調製達到-50dBc以下時,繼續回退將不再改善放大器的線性度。因此,在線性度要求很高的場合,完全靠功率回退是不夠的。
2、預失真
    預失真就是在功率放大器前增加一個非線性電路用以補償功率放大器的非線性失真。
    預失真線性化技術,它的優點在於不存在穩定性問題,有更寬的信號頻帶,能夠處理含多載波的信號。預失真技術成本較低,由幾個仔細選取的元件封裝成單一模塊,連在信號源與功放之間,就構成預失真線性功放。手持移動台中的功放已采用了預失真技術,它僅用少量的元件就降低了互調產物幾dB,但卻是很關鍵的幾dB。
    預失真技術分為RF預失真和數字基帶預失真兩種基本類型。RF預失真一般采用模擬電路來實現,具有電路結構簡單、成本低、易於高頻、寬帶應用等優點,缺點是頻譜再生分量改善較少、高階頻譜分量抵消較困難。
    數字基帶預失真由於工作頻率低,可以用數字電路實現,適應性強,而且可以通過增加采樣頻率和增大量化階數的辦法來抵消高階互調失真,是一種很有發展前途的方法。這種預失真器由一個矢量增益調節器組成,根據查找表(LUT)的內容來控製輸入信號的幅度和相位,預失真的大小由查找表的輸入來控製。矢量增益調節器一旦被優化,將提供一個與功放相反的非線性特性。理想情況下,這時輸出的互調產物應該與雙音信號通過功放的輸出幅度相等而相位相反,即自適應調節模塊就是要調節查找表的輸入,從而使輸入信號與功放輸出信號的差別最小。注意到輸入信號的包絡也是查找表的一個輸入,反饋路徑來取樣功放的失真輸出,然後經過A/D變換送入自適應調節DSP中,進而來更新查找表。
3、前饋
    前饋技術起源於"反饋",應該說它並不是什麽新技術,早在二三十年代就由美國貝爾實驗室提出來的。除了校準(反饋)是加於輸出之外,概念上完全是"反饋"。 
    前饋線性放大器通過耦合器、衰減器、合成器、延時線、功分器等組成兩個環路。射頻信號輸入後,經功分器分成兩路。一路進入主功率放大器,由於其非線性失真,輸出端除了有需要放大的主頻信號外,還有三階交調幹擾。從主功放的輸出中耦合一部分信號,通過環路1抵消放大器的主載頻信號,使其隻剩下反相的三階交調分量。三階交調分量經輔助放大器放大後,通過環路2抵消主放大器非線性產生的交調分量,從而了改善功放的線性度。
    前饋技術既提供了較高校準精度的優點,又沒有不穩定和帶寬受限的缺點。當然,這些優點是用高成本換來的,由於在輸出校準,功率電平較大,校準信號需放大到較高的功率電平,這就需要額外的輔助放大器,而且要求這個輔助放大器本身的失真特性應處在前饋係統的指標之上。
    前饋功放的抵消要求是很高的,需獲得幅度、相位和時延的匹配,如果出現功率變化、溫度變化及器件老化等均會造成抵消失靈。為此,在係統中考慮自適應抵消技術,使抵消能夠跟得上內外環境的變化。