射频功率放大器实时检测的实现
华中科技大学硕士学位论文射频功率放大器的研究与设计-微波eda网
SiC材料具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良特性,这些特性决定了它在高温、大功率、高频和抗辐照等领域的有着广泛的应用前景.因此基于4H-SiC的功率微波器件--金属半导体场效应晶体管(MESFET)越来越受到人们的重视.本文就4H-SiC MESFET的微波特性研究中的大信号模型和射频电路设计两个方面进行了研究.本文提出了两种基于4H-SiC MESFET的材料特性参数和结构参数的大信号建模方法:一是通过建立适用于4H-SiC MESFET的高频小信号物理模型数值计算获得不同偏压下的高频小信号二端口Y矩阵参数,利用4H-SiC MESFET高频小信号等效电路,得到4H-SiCMESFET的直流、电容等非线性特性,建立基于物理模型的大信号模型;二是结合经验模型和解析模型建立4H-SiCMESFET的准解析参数模型,该模型能反映器件基本物理工作机理和适合射频电路CAD软件应用,该模型验证结果表明具有一定的准确性和合理性.利用所建立的4H-SiCMESFET的准解析参数模型,设计了4H-SiC MESFET射频功率放大器.本文的工作不仅为进一步研究4H-SiC MESFET的非线性微波特性、器件设计提供了参考,更重要的为进一步完善适合CAD软件的大信号模型、设计4H-SiCMESFET高频小信号放大器和功率放大器提供了一定的理论指导和实践途径.
8.学位论文王恺基站功率放大器的仿真与分析2008
近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。这一应用已深入到人们生活和工作的各个方面。其中3G、WLAN、UWB、蓝牙、宽带卫星系统都是21世纪最热门的无线通信技术的应用。 在世界范围内,无线通讯技术发展迅猛,从模拟通信到数字通信,再到3G,无论是数据传输速率还是通信质量,都有质的飞跃。无线网络朝着高速化、宽带化、泛在化发展,从话音和数据的融合到有线和无线的融合,从传送网和各种业务网的融合到最终实现三网的融合将成为未来网络发展的必然趋势。而RF功率放大器是无线通信系统的重要组成部分,它的性能将直接影响到信号质量的好坏,因此在制造工艺上的要求尤其严格。作为基站收发器中的最后一级,RF功放在基站系统,甚至在整个无线通信过程中起着举足轻重的作用。 其重要性主要体现在: 功率放大器和相关的射频器件占无线基站硬件成本的40%以上; 与其它无线通信器件相比,功率放大器是电信领域中唯一一个久经不衰的制造业,它在整个电信领域中具有独特的位置和极高的重要性; 功率放大器在所有的无线通信系统中是必不可少的关键部件,直接影响到通信质量; 整个无线通信市场对功率放大器的需求量巨大,且对产品质量的要求极高,尤其是在3G多信道、高速和宽带无线通信系统。功率放大器的效率特性,直接限制了无线基站的性能和通信质量。 目前无线通信系统中,功率放大器是最不稳定的器件之一。伴随着无线通信技术的进步,系统对功放的技术指标的要求也越来越高,例如更低的功耗、更高的效率等。 这就要求功率放大器不仅在设计上能达到理论上的指标,而且在实际的量产及测试过程中,各项性能参数能有较好的稳定性和平衡性,为此需要对射频功率放大器的工艺改进方法,最终达到较高的良品率。 本论文从射频功放的原理出发建立仿真模型,用SystemView搭建一个基本的射频功放电路,从理论角度分析前馈技术、交叉相抵技术在功放电路中的作用,从生产中得到初始测试数据,对比理论值
射频功率放大器设计、仿真与实现
书中首先介绍了射频功率放大器的理论基础，包括其工作原理、性能指标以 及设计流程。这部分内容为读者提供了必要的背景知识，帮助他们理解后续章节 中的内容。
在理论部分之后，书中详细介绍了各种射频功率放大器的设计和仿真方法。 这些方法包括晶体管的选择、偏置网络的设计、阻抗匹配的实现以及效率优化等 等。书中还通过大量的实例，向读者展示了如何使用这些方法来实现不同类型的 射频功率放大器。
本书介绍了射频功率放大器的基本概念和理论，包括射频信号的特点、放大器的性能指标、以及 射频功率放大器的基本工作原理。这些基本理论为后续的设计和仿真提供了基础。
本书详细介绍了射频功率放大器的设计和仿真技术。在设计中，包括电路设计、元件选择、匹配 网络设计等环节，同时也详细介绍了如何利用计算机仿真软件进行电路仿真，预测放大器的性能。 本书还提供了多个实际设计案例，这些案例既有简单的电路设计，也有复杂的系统设计，使读者 能够从实践中学习和掌握射频功率放大器的设计方法。
这一章介绍了射频功率放大器的背景和重要性，为读者提供了本书后续内容 的背景知识。
这一章深入浅出地介绍了射频功率放大器的基本原理，包括其工作机制、性 能指标等。
这一章详细介绍了射频功率放大器的设计过程，包括设计目标、方案选择、 器件选择等。
这一章讲解了如何使用仿真工具对射频功率放大器进行建模和性能预测，包 括常用的仿真软件和步骤。
书中的另一个亮点是对于仿真的介绍。作者通过使用业界主流的仿真软件， 向读者展示了如何对射频功率放大器进行精确的仿真。这些仿真包括电路级别的 仿真、系统级别的仿真以及电磁级别的仿真。通过这些仿真，读者可以验证设计 的正确性，预测可能出现的问题，从而减少试制和调试的时间。
书中还涵盖了射频功率放大器的实现细节。这部分内容涉及到了制造工艺、 版图设计、装配测试等环节。作者通过介绍业界通用的做法，帮助读者了解如何 在实际中实现射频功率放大器。
一种射频功率放大器自动保护装置[实用新型专利]
![一种射频功率放大器自动保护装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a779cbf6a300a6c30c229ff9.png)
专利名称：一种射频功率放大器自动保护装置专利类型：实用新型专利
发明人：胡宗贤,毕丹宏,邹军,孟斌,刘俊
申请号：CN202021452114.7
申请日：20200722
公开号：CN212935852U
公开日：
20210409
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种射频功率放大器自动保护装置，包括包括功率放大器，电流检测电路，温度检测电路以及比较判断电路；所述功率放大器分别与电流检测电路和温度检测电路相连，电流检测电路和温度检测电路与比较判断电路相连，比较判断电路与功率放大器相连。
电流检测电路与功率放大器并联相接，用于监测功率放大器的实时工作电流。
温度检测电路置于功率放大器附近，用于监测功率放大器的实时工作温度。
本实用新型装置相比数字化处理数据的方式，整体硬件电路的数据处理方式能够准确快速的对射频功率放大器的实时电流值和工作温度进行检测，功率放大器出现异常状态时能够及时切断电源以达到自动保护功率放大器的目的。
申请人：中通服咨询设计研究院有限公司
地址：210019 江苏省南京市楠溪江东街58号
国籍：CN
代理机构：江苏圣典律师事务所
更多信息请下载全文后查看。
射频实验实验报告
射频实验实验报告射频实验实验报告射频（Radio Frequency，简称RF）技术是一种用于无线通信和无线电广播的重要技术，广泛应用于电视、无线电、卫星通信等领域。
本次实验旨在探索射频技术的基本原理和实际应用，并通过实验验证相关理论。
实验一：射频信号发生器的使用在射频实验中，射频信号发生器是一种常用的设备，用于产生射频信号。
我们首先学习了射频信号发生器的基本操作。
通过调节频率、幅度和波形等参数，我们成功地产生了不同频率的射频信号，并观察到了其在示波器上的波形变化。
实验二：射频功率放大器的性能测试射频功率放大器是射频系统中的重要组成部分，用于放大射频信号的功率。
我们在实验中使用了一款射频功率放大器，并测试了其性能。
通过调节输入信号的频率和幅度，我们测量了输出信号的功率，并绘制了功率-频率和功率-幅度的曲线图。
实验结果表明，射频功率放大器具有较好的线性和功率放大效果。
实验三：射频滤波器的设计与实现射频滤波器是射频系统中的重要组成部分，用于滤除不需要的频率分量，以保证系统的性能。
我们在实验中学习了射频滤波器的设计原理，并使用电路仿真软件进行了滤波器的设计与验证。
通过调整滤波器的参数，我们成功地实现了对特定频率范围的滤波效果，并对滤波器的频率响应进行了分析和评估。
实验四：射频天线的性能测试射频天线是射频通信系统中的关键部件，用于发送和接收射频信号。
我们在实验中使用了一款射频天线，并测试了其性能。
通过调节天线的位置和方向，我们测量了信号的接收强度，并评估了天线的增益和方向性。
实验结果表明，射频天线具有较好的接收性能和方向选择性。
实验五：射频调制与解调技术的应用射频调制与解调技术是射频通信系统中的关键技术，用于将数字信号转换为射频信号进行传输。
我们在实验中学习了射频调制与解调技术的基本原理，并通过实验验证了其应用效果。
通过调节调制信号的参数，我们成功地实现了不同调制方式的射频信号传输，并观察到了解调后的信号波形。
功率放大器主控制电路设计
温度检测信 号
ＤＣ ／ Ｄ Ｃ检测信号Ｉ 电源供电
图 １ 功 率 放 大 器 的 主控 系统 框 图
该 系统要 完成 如下 任务 ：
（ １ ）完成 系统 的各 种报 警 ，这些 报警 主要 是通 过相 关传 感器 来检 测功 放 的输 出功率 、温度 、电流等 模 拟 量 ，然后 将这 些模 拟限值 进行 比较 ，并判 断 是否 需 要报警 。最后单 片机对各采样信 号进行处 理并将 功放的 当前状态 以电平 的形 式上报 给基站 系统 。这种设
计 的优点是 很多功能 可以通过 软件 来完成 ，设计起来很 灵活 ，在保 证功放性 能的情况下成本 相对较低 。 （ ２ ）对 于 放大 器 的电流 和温 度报 警要 考虑 误 动作 的可 能 。因此 ，要 求 连 续采 样 １ Ｏ次 ，并 去掉 其 中 的最 大值 与最 小值 ，然 后取 平均 得到 最终 的 电流或 温度 值 ，再与 门 限值进行 比较 ，最 终实 现准确 的告 警
（ １ ）检 波器 电路能 够检测 的功率 范 围应大 于要求 的检 波功率 范 围。检波精 度 的设 计 ：在功放 的额定 输 出为 ４ ４ ． ７ ５ ｄ Ｂ ｍ （ 注 ：３ ０ ｄ Ｂ ｍ＝１ ０ １ ｇ（ １ Ｗ） ）时 ，规范要 求 检测精 度 为 ±０ ． ５ ｄ Ｂ 。输 出经 过 ３ ０ ｄ Ｂ的耦
２ ０ １ ３年 ７月
２ 系统 硬 件 设 计
根 据放 大器 的功能要 求 ，设 计 了 以 ＡＤ ＵＣ ７ Ｏ ２ Ｏ单片机 为 Ｃ Ｐ Ｕ 的控制 系统 ，负责 管理该 放大器 的所 有 工作 。下 面依次 探讨各 模块 的工作 原理 。
２ ． １ 功 率 检 测
功 放输 出功率 通过 ３ ０ ｄ Ｂ耦合 度 的微带线耦 合器 输 出到 功率 检 波 电路 的射频 输入 端 ］ ，通 过对 数检 波 器将耦 合 过来 的射频 功率转 换为模 拟 电压输 出 。然 后作 为一个 运算放 大器 的输入 ，经 由运算放 大器调 整 到需 要 的斜率 ，滤波后 送入 ＭＣ Ｕ 中进行 处理 。在检 波 电路 设计 过程 中的关键 点是 ：
射频功率放大器模块的设计与实现
设计要合理布局 ， 功率放大器部分应 该与其他低功
率 或 者数 字 部 分 尽 量 远 离 ， 在 中 间 加 装 金属 隔 并 条 、 蔽 罩或微 波 吸 附 材 料 ， 免 功 率放 火器 与其 屏 避
射频电路工作在很高的频率上 ， 在元件引脚或
者电路引线上 会产生一定 的寄生参量。而射频功 一 率放大器中 ， 在高功率 、 大电流的环境下， 寄生参量
指标 。 为 了尽 可能减 小 电磁 干扰 的影 响 ， 要在 电路 需 设 计及 Ｐ Ｂ设 计 中采 取 电磁 兼 容 （ ＭＣ） 施 ， Ｃ Ｅ 措 这
环境中的稳定 、 高速的数据传输是未来移动通信系 统研究者的主要 目标之一 。射频功率放大器是 发
射机的末级 ， 它将已调制的频带信号放大到所需要 的功率， 保证在覆盖区域 内的接收机可以收到满意 的信号电平， 但不能过于干扰相邻 信道的通信， 同
（ 中科技大学 电信 系 华 武汉 ４ ０ ７ ） ３ ０４
摘
要
提 比了功率放大器设计中的两个关键问题 ， 结合 Ｇ Ｍ 直放站 功率放 大器模块 的工程 实例 ， Ｓ 详细 分析 了该 功
功率放 大器
Ｔ ８ Ｎ３
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 ， 步验证 了设 计方法 的有效性 。 进一
对 于系统 的影 响 大 大增 加 ， 外 ， 另 引线 电感 及走 线
电感等又是引起高频辐射干扰 的重要因素 ， 这些功
率不小的电磁干扰 （ Ｍ ） Ｅ Ｉ 可能会使功率放大器本 身、 电源部 分或者 系统 的其他部 分 的性 能大幅 下 降 ， 多 情 况 下 会 直 接 影 响 系 统 的 多 项 主 要 很
射频放大器的9个主要性能指标
射频放大器的9个主要性能指标RF PA(radio frequency power amplifier)是各种无线发射机的重要组成部分。
在发送机的前级电路中，调制振荡电路产生的射频信号的功率非常小，需要经过一系列放大一缓冲级、中间放大级、最终级的功率放大级，得到足够的射频功率后，提供给天线进行辐射。
为了得到足够大的射频输出功率，射频功率放大器常常扮演着不可或缺的作用。
那么，射频放大器的主要指标有哪些呢？射频放大器结构射频放大器的9个主要性能指标1、输出功率和1dB压缩点(P1dB)输入功率超过一定值时，晶体管的增益开始下降，最终输出功率饱和。
如果放大器的增益偏离常数或低于其他小信号增益1dB，这个点就是1dB压缩点(P1dB)。
放大器的功率容量通常用1dB的压缩点表示。
2、增益工作增益是测量放大器放大能力的主要指标。
增益的定义是放大器输出端口传输到负载的功率与信号源实际传输到放大器输入端口的功率之比。
增益平坦度是在一定温度下放大器增益在整个工作频带内变化的范围，也是放大器的主要指标。
3、工作频率范围一般是指放大器的线性工作频率范围。
当频率从DC开始时，放大器被认为是直流放大器。
4、效率放大器是功率元件，所以需要消耗供电电流。
因此，放大器的效率对整个系统的效率非常重要。
功率效率是放大器的高频输出功率与提供给晶体管的直流功率之比。
NP=RF输出功率/直流输入功率。
5、交条失真(IMD)交条失真是具有不同频率的两个或更多个输入信号通过功率放大器而产生的混合分量。
这是因为放大器的非线性特点。
其中，三阶交条产物特别接近基波信号，影响最大，因此交条失真中最重要的是三阶交，当然，三阶交条产物越低越好。
6、三阶交条截止点(IP3)图2中基波信号的输出功率延长线与三阶交条延长线的交点称为三阶交条截止点，用符号IP3表示。
IP3也是放大器非线性的重要指标。
输出功率一定时，三阶交条截止点的输出功率越大，放大器的线性度越好。
(射频功率放大器)第12章射频信号功率检测控制电路
基于RFID技术的功率检测系统设计
总结词
RFID技术利用射频信号进行非接触式通信 ，适用于远距离和快速读取标签信息。
详细描述
基于RFID技术的功率检测系统通过读取标 签的响应信号，利用RFID阅读器测量射频 信号的功率。该设计适用于需要快速、远距 离检测射频信号功率的场景，如物流、仓储 管理等。
基于智能天线的自动增益控制设计
总结词
智能天线能够自动调整信号的接收方向和增 益，提高通信质量和抗干扰能力。
详细描述
基于智能天线的自动增益控制设计通过智能 天线对射频信号进行定向接收和自动增益调 整，实现射频信号功率的自动检测和控制。 该设计能够提高通信系统的性能和稳定性，
适用于移动通信、卫星通信等领域。
基于FPGA的数字功率控制电路设计
总结词
FPGA具有高度的可编程性和并行处理能力，适用于实现 复杂数字控制逻辑。
详细描述
基于FPGA的数字功率控制电路通过接收数字控制信号， 利用FPGA实现数字控制逻辑，驱动功率放大器调整射频 信号的输出功率。该设计具有高精度和快速响应的特点 ，适用于需要精确控制射频信号功率的应用场景。
历史与发展趋势
历史
射频信号功率检测控制电路的发展经历了从模拟电路到数字电路、从单一功能到多功能集成的发展过 程。
发展趋势
随着电子技术和计算机技术的不断发展，射频信号功率检测控制电路正朝着高精度、高稳定性、智能 化和集成化的方向发展。未来，随着5G、6G等新一代无线通信技术的普及，其应用前景将更加广阔 。
射频信号功率检测控制电路设计实例
基于运算放大器的功率检测电路设计
总结词
运算放大器具有高放大倍数和低输入阻抗的特点，适用于对微弱信号进行放大和检测。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
射频功率放大器实时检测的实现
广播电视发射机是一个综合的电子系统，它不仅包括无线发射视音频通道，而且还包括通道的检测和自动控制电路，因此在设计时，它除了必须保证无线通道的技术指标处于正常范围外，还必须设计先进的取样检测和保护报警等电路，以确保发射机工作正常，从而实现发射机在线自动监测和控制。
近年来，随着大功率全固态电视发射机多路功率合成技术的发展，越来越多的厂家采用模块化结构设计，因此单个功率放大器模块是整个发射机的基本测单元，本文就着重讨论单个模块的检测和控制电路，从而实现发射机在线状态自动监测。
一、工作原理
在功放模块中，主要检测和控制参数为电源电压，各放大管的工作电流，输出功率，反射功率，过温度和过激励保护等，图1为实现上述检测控制功能的方框图，它由取样放大电路，V/F变换，隔离电路，F/V变换，A/D转换，AT89C51，显示电路和输出保护电路等组成。
1、隔离电路
在功放模块中，由于大功率器件的应用，往往单个模块的输出功率都比较大，因而对小信号存在较大的高频干扰，如处理不好，就会影响后级模数转换电路工作，从而导致检测数据不准确，显示数据跳动的现象，甚至出现误动作。
这里采用光电耦合器进行隔离，由于光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，从而将模拟电路和数字电路完全隔离，保障系统在高电压、大功率辐射环境下安全可靠地工作。
2、LM331频率电压转换器
V/F变换和F/V变换采用集成块LM331，LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器用。
LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。
同时它动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。
图2是由LM331组成的电压频率变换电路，LM331内部由输入比较器、定时比较器、R－S触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等部分组成。
输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。
当输入端Vi＋输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使R－S触发器置位，输出高电平，输出驱动管导通，输出端f0为逻辑低电平，同时电源Vcc也通过电阻R2对电容C2充电。
当电容C2两端充电电压大于Vcc的2/3时，定时比较器输出一高电平，使R－S触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容C2通过复零晶体管迅速放电；电子开关使电容C3对电阻R3放电。
当电容C3放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使R－S触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。
输出脉冲频率f0与输入电压Vi成正比，从而实现了电压－频率变换。
其输入电压和输出频率的关系为：fo=(Vin×R4)/(2.09×R3×R2×C2) 由式知电阻R2、R3、R4、和C2直接影响转换结果f0，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。
电阻R1和电容C1组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。
同样，由LM331也可构成频率－电压转换电路。
3、数据处理电路
数据处理电路包括A/D数模转换ADC0809、AT89C51单片机和显示电路等组成。
ADC0809是采用CMOS工艺制成的八位八通道单片A/D逐次逼近型转换器，逐次逼近型转换器包括1个比较器，1个数模转换控制器，1个逐次逼近寄存器(SAR)和1个逻辑控制单元，转换中的逐次逼近是按对分原理由控制逻辑单元完成的，它原理简单，便于实现，不存在延迟问题。
AT89C 51是一个高性能的8位单片机，片内带有4k字节的FLASH可编程可擦除只读存储器，其指令系统与MCS-51完全兼容，因而可方便地应用各种控制领域。
在设计中，P0口作为数据口，P1口作为开关量输入输出控制，P2作为显示模块和ADC0809的地址控制线，INT0端为键盘中断输入端，由此组成一个简单的单片机测量系统。
经过LM331 F/V变换后的电压信号，送入ADC0809进行数模转换，AT89C51单片机实时读取数模转换后的数据，通过内部软件的计算后，把结果送到显示屏显示，显示内容主要为各功放管的电流，电源电压，输出功率和反射功率等。
输入的开关量检测信号经光电隔离后直接送入AT89C51的P1口。
显示电路采用16×2字符点阵液晶显示模块，该显示模块具有内置192种字符（5×7点字型），指示功能强，可组成各种输入，显示和移位方式等功能，且与MCS－51系列单片机接口简单，软件编程简单等特点。
二、软件设计
软件基本结构框图3。
主程序主要是循环采集模拟量和开关量信号，并根据信号类型进行计算，所得值送到液晶屏显示，同时根据控制要求，输出控制信号，以实现对功放模块的控制、报警和保护功能。
键盘中断子程序主要用于查看显示内容，设置一些如报警参数和RS232通信波特率等。
RS232通信目的是把单个功放模块的数据传送给整机的控制单元，由整机总控制模块进行处理和显示，以实现远程控制和服务器连接。
三、结论
本文介绍的功放模块检测控制单元，由于存在于高功率和强磁场辐射的应用场合，因此关键在于解决信号在采集和传输过程的高频干扰和输入输出电路的隔离措施，同时对软件的数字波也要求较高。