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技術(shù)專題
什么是射頻微波功率放大器
放大器具有不同的分類方法。通常，對(duì)放大器組件在整個(gè)信號(hào)擺幅周期內(nèi)工作的時(shí)間進(jìn)行分類，即導(dǎo)通角之差。通過為放大器組件安排不同的偏置條件，可以制造放大器。在不同的狀態(tài)下工作。在EMC領(lǐng)域，固態(tài)放大器中最常用的偏置方法是A類，AB類和C類。
甲類功放
在輸入正弦信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，A類放大器的有源器件被打開。人們普遍認(rèn)為A類放大器和線性放大器是同義的，輸出信號(hào)是輸入信號(hào)的線性放大。在無線通信應(yīng)用中，必須考慮復(fù)調(diào)制信號(hào)時(shí)的情況。在EMC應(yīng)用中，輸入信號(hào)相對(duì)簡(jiǎn)單，放大器必須在功率壓縮閾值下工作。A類放大器是EMC領(lǐng)域中常用的功率放大器，其工作原理圖如圖所示。
A類放大器工作原理圖
不管是否存在RF輸入信號(hào)，A類放大器的偏置設(shè)置都應(yīng)使晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)以器件電流為中心，以確保其在線性工作區(qū)域內(nèi)以足夠的電壓范圍工作整個(gè)輸入。信號(hào)幅度的變化被復(fù)制而沒有被削波或壓縮。
A類放大器的優(yōu)點(diǎn)：
A類設(shè)計(jì)比其他類型的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，并且輸出部分可以具有一個(gè)設(shè)備。
當(dāng)器件通過偏置設(shè)置在傳輸特性的線性部分中工作時(shí)，放大器可以以更高的精度重現(xiàn)更多功率的輸入信號(hào)，并且當(dāng)輸入信號(hào)功率增加1時(shí)，輸出功率也增加1 dB。 dB，所以它是線性放大器。
當(dāng)工作在線性區(qū)域時(shí)，其他頻率分量產(chǎn)生的能量很小，即諧波很小。
由于該設(shè)備始終通過偏置電壓設(shè)置處于活動(dòng)狀態(tài)，并且不會(huì)關(guān)閉，因此沒有“開啟”時(shí)間。
可以忠實(shí)地再現(xiàn)連續(xù)波和脈沖連續(xù)波信號(hào)。
A類放大器的缺點(diǎn)：
由于靜態(tài)工作電流約為最大輸出電流的一半，因此效率相對(duì)較低。從理論上講，最大效率為50％，但是實(shí)際效率會(huì)因輸出損耗而降低，例如濾波器，合路器，耦合器，隔離器，功率轉(zhuǎn)換效率等，這可能會(huì)使驅(qū)動(dòng)效率降低約10％。
如果通過A類放大器需要更高的輸出功率，那么浪費(fèi)的功率和隨之產(chǎn)生的熱量將大大增加。對(duì)于傳遞給負(fù)載的每瓦功率，該放大器最多消耗9瓦熱量。對(duì)于大功率A類放大器，這意味著需要非常大且昂貴的電源和散熱器。
對(duì)于散熱不足的A類功率放大器，溫度升高10°C將導(dǎo)致內(nèi)部功率器件的MTBF大大降低。
AB類放大器
在討論AB類放大器之前，讓我們簡(jiǎn)要介紹一下B類放大器。B類放大器的晶體管偏置使器件?只能導(dǎo)通輸入信號(hào)的一半周期，而在另一半周期內(nèi)關(guān)閉。為了在整個(gè)周期內(nèi)重現(xiàn)信號(hào)，可以使用雙管B類推挽電路，如圖所示。B類放大器偏移設(shè)置
當(dāng)沒有輸入信號(hào)時(shí)，這會(huì)使設(shè)備的輸出電流為零，并且每個(gè)設(shè)備僅在特定的信號(hào)半周期內(nèi)工作。因此，B類放大器效率很高，理論上可以達(dá)到78.5％?。但是，由兩個(gè)管交替打開和關(guān)閉引起的交叉失真使線性度變差。這種交叉失真的存在使其不適用于商業(yè)電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)。AB類放大器也常用于EMC領(lǐng)域，其工作原理圖如圖所示。
AB類放大器試圖使工作效率接近B類放大器，而線性度卻接近A類放大器。通過調(diào)整偏置電壓設(shè)置，可以像輸入B類放大器一樣在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)打開AB類放大器中的每個(gè)電子管。?但在兩個(gè)半周期中，每個(gè)管都會(huì)有一個(gè)很小的區(qū)域，該區(qū)域會(huì)打開，從而避免了兩個(gè)管同時(shí)關(guān)閉的間隔。結(jié)果，當(dāng)將來自兩個(gè)器件的波形組合在一起時(shí)，由交叉點(diǎn)引起的交叉失真將大大減少或完全消除。通過精確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，AB類放大器可以確保其諧波/失真性能足以滿足EMC領(lǐng)域的要求，即其線性度可以滿足商業(yè)電磁兼容性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-3和IEC61000-4-6的需求。
與B類放大器相比，AB類放大器在線性方面犧牲了一些效率，但與A類放大器相比卻具有更高的效率（理論上為60％至65％）。
AB類放大器的優(yōu)點(diǎn)：
頻率范圍更小，價(jià)格更便宜。
與A類放大器相比，功率效率大大提高。
對(duì)于相同的功率等級(jí)和功率等級(jí)，AB類放大器可以設(shè)計(jì)為使用比A類更少的設(shè)備。
空氣冷卻，比A類放大器的冷卻器輕。
AB類放大器的缺點(diǎn)：
產(chǎn)生的諧波需要注意特定產(chǎn)品給出的規(guī)格，尤其是二次諧波。通過仔細(xì)調(diào)整偏置設(shè)置并使用推挽拓?fù)洌?/span>AB類放大器可以顯著抑制諧波。