简述高功率、高线性的线性放大器

PASTERNACK 2025-04-20 16:56:43

射频放大器是通信系统中的核心器件,一般在发射链路上。射频放大器主要负责将功率放大到足够大后馈送到天线上辐射出去,用于收发机、接收机、发射机、雷达、调制电路等。射频放大器的类型很多,今天我们主要来聊聊线性放大器。

一、射频放大器的类型

射频放大器的类型很多,一般在选择射频放大器时,可根据您需要的规格选择最合适的射频放大器类型。大多数射频放大器类型源自通用收发器、接收器、发射器、雷达和调制电路以及系统级类型的规范要求。射频放大器主要有:

宽带放大器

宽带放大器设计用于在较宽的带宽下提供中等的增益,并同时保持较低的噪声系数,通常用于当不要求使用低噪声放大器时的天线前端接收机电路内,以及需要额外增益而且对噪声水平具有要求的接收机内。

增益模块放大器

增益模块放大器设计用于产生比宽带放大器更大的增益,常用于中频、射频及微波发射机,并且可包括窄带和宽带两种型号。

低噪声放大器

低噪声放大器应用于需要以不引入太大噪声或相位噪声的方式将低功率信号放大至工作功率水平的发射机或接收机的任何部分。

功率放大器

功率放大器为发射机射频前端的主力放大器,用于将通信及雷达设备的小功率信号转换成用于发送至天线的高功率发射信号。

线性放大器

线性放大器专门设计用于提供输入和输出保持比例线性关系的高线性性能。线性放大器最常用于需要高线性功率的发射机和测试设备。

双向放大器

双向放大器为发射机及接收机的组合,用作接收弱信号并将其放大重发,常用于在无需其他设施的前提下将通信网络扩展至远程位置,以覆盖更大的陆上区域,或者在同轴传输线的辅助下将信号或通信系统在地下或设施内延展至更远的位置。

二、线性放大器

线性放大器可以视作射频功率放大器的其中一类,用于为其他设计考量因素进行线性度的优化,特别是对各种负载条件下的设计考量因素实现优化线性度。线性放大器最常用于需要高线性功率的发射机和测试设备。

1)基础知识

有各种不同的射频放大器类型,专为电路中的特定功能而设计。在这些放大器类型中,有一种独特的放大器类型,即射频线性放大器,其设计用于提供输入信号的条件性再现输出,但功率水平更高。这些放大器的输出被设计为与输入成正比,然而,线性放大器具有额外的电子设备,允许它向更宽范围的负载提供更大的功率,无论什么驱动放大器的输入。与将输出功率固定到给定期望功率电平的限幅放大器不同,线性放大器提供的输出是输入信号功率的固定比率。

线性放大器,IP3 37 dBm,NF 1.5 dB,P1dB 23 dBm, 50 MHz ~ 1 GHz,增益 15 dB,SMA

为了实现所需的线性度,线性放大器通常受到频率范围和输入信号功率水平的限制。这是必要的,以确保放大器不会增加过多的噪声或失真的信号。由于这些放大器的线性是最关键的特征,因此这些放大器可以权衡效率、带宽、最大/最小频率和其他电气性能参数,以实现高水平的线性。通常,增加的噪声系数不会因为线性而显著牺牲,因为这也可能导致放大后的不良信号条件。

2)与其他射频放大器的区别

线性放大器在许多性能标准类似于射频低噪声放大器(LNA)。然而,线性放大器通常比LNA提供更高水平的功率输出。根据放大器的特定设计和所涉及的频率,LNA和线性放大器的输入和输出功率电平之间通常存在一些重叠。

输入保护型低噪声放大器,NF 0.85 dB, 2 GHz - 2.6 GHz,增益 30 dB ,P1dB 12 dBm,SMA

为了实现最大的线性度,这些放大器还需要设计为考虑输入和输出端电路中的精确负载条件。不正确地考虑输入和输出阻抗以及负载可能会导致这种特别敏感的放大器类型的线性性能下降。这些放大器与射频功率放大器的不同之处在于,线性放大器的输出功率通常远低于功率放大器,功率放大器还可以针对线性和噪声之外的效率和其他电气性能标准进行优化。

由于高度的线性,这些放大器通常用于通信系统、雷达、测试和测量/计量以及其他射频传感系统。这些放大器可以在地面、太空、航空航天、海洋/海军、陆地移动、电信以及几乎任何其他射频应用中找到,这些应用包括需要以最小失真进行放大的信号路径的一部分。

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