射频功率放大器电路设计实例
具有调幅到调相(AMPM)补偿的射频功率放大器的制作方法
具有调幅到调相（AMPM）补偿的射频功率放大器的制作方法射频功率放大器是无线电传输中至关紧要的器件，尤其广泛应用于通信、雷达和卫星等领域。
射频功率放大器可将低功率信号放大成为高功率信号，为无线电传输供给强有力的保障和支持。
本文将介绍一种具有调幅到调相（AMPM）补偿功能的射频功率放大器的制作方法。
一、理论介绍1. 调幅到调相（AMPM）调幅到调相（AMPM）是指信号在放大过程中，由于非线性特性引起的模拟幅度调制信号被转换为模拟相位变化信号的过程。
在射频放大器中，非线性元件会产生非线性失真，使得信号的幅度和相位发生变化。
当信号通过非线性元件时，其幅度和相位的变化比例是不相同的。
因此，调幅到调相（AMPM）失真是由信号通过非线性元件引起的，这对于对信号质量要求较高的应用来说是特别不利的。
2. 补偿方法针对调幅到调相（AMPM）失真问题，在射频功率放大器中使用特别的电路来弥补失真是一种解决方法。
通过对放大器的输入信号进行增益和相位的调整，可以除去失真过程中的非线性响应，从而获得更好的信号质量和精准的输出功率。
调幅到调相（AMPM）补偿可以提高放大器的线性度、带宽和输出功率，使得信号能够更好地传输，并且可以帮忙降低系统的总成本和多而杂度。
二、制作方法1. 设计电路为了制作具有调幅到调相（AMPM）补偿功能的射频功率放大器，我们需要设计一个特别的电路。
此电路需要使用特定信号源、功率放大器和调制器等构成，实在设计方法如下：(1) 选择信号源：我们可以选择一个具有高动态范围和高频率稳定性的信号源，如微波信号源或信号发生器等。
(2) 选择功率放大器：我们需要选择一个具有高功率输出和低失真的射频功率放大器，以确保信号能够经过放大器时获得高质量的输出信号。
(3) 选择调制器：我们需要选择一个具有高幅度和相位调整范围的调制器，以便能够调整信号的幅度和相位，以实现调幅到调相（AMPM）补偿功能。
2. PCB制作完成电路设计后，我们需要将电路制作在PCB板上。
射频功率放大器PPT课件
性 当
阻 于
抗 一
Z个C反)，相因变为压输器出。电
压
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输
入
电
压
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相
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• 传输线变压器在变压器模式工作时，主要作用是在输 入端和输出端之间实现阻抗转换、平衡不平衡变换等。 为了使输出电压倒相，2端必须接地（见图3.23b）。 传输线变压器将传输线绕在磁心上，在1～2端有较大 的感抗存在，信号源就不会被短路；同样，4～3端也 有感抗存在，负载也不会被短路。如图3.23c所示，输 入信号和负载分别加在其一次侧的1～2端和二次侧的 3～4端绕组上。其中输入信号加在绕组上的电压为u， 与传输线上的始端电压相同；通过电磁感应，在负载 RL上产生的电压也为u，与传输线终端电压相同。
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图3.21 T形匹配网络 图3.22 T形网络的分解
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• 上述π形和T形匹配网络都可以看成L形匹配网络的 串接组合网络，这种L形网络既有阻抗变换作用，又 有阻抗补偿特性，因此被广泛应用在射频功率放大 器的匹配网络中。
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3.3.3传输线变压器匹配网络
1 传输线变压器结构与等效电路 • 传输线变压器是将传输线绕在磁环上构成的，传输
线可以采用同轴电缆、带状传输线、双绞线或高强 度的漆包线，磁心采用高频铁氧体磁环(MXO)或镍 锌(NXO)。频率较高时，采用镍锌材料。磁环直径 小的只有几毫米，大的有几十毫米，选择的磁环直 径与功率大小有关，一个15W功率放大器需要采用 直径为10～20mm的磁环。传输线变压器的上限频 率可高达几千兆赫，频率覆盖系数可以达到104。 • 一个1∶1的倒相传输线变压器的结构示意图如图 3.23所示，采用2根导线(1～2为一根导线，3～4为 另一根导线)，内阻为RS的信号源uS连接在1和3始 端，负载RL连接在2和4终端，引脚端2和3接地。
射频功率放大器电路设计
本文主要对射频功率放大器电路设计进行介绍，主要介绍了射频功率放大器电路设计思路部分，以及部分设计线路图一、阻抗匹配设计大多数PA都内部集成了到50欧姆的阻抗匹配设计网络，不过也有一些高功率PA 将输出端匹配放在集成芯片外部，以减小芯片面积。
常用的匹配设计有微带线匹配设计、分立器件匹配设计网络等，在典型设计中有可能会将两者共同使用，以改善因为分立器件数值不连续带来的匹配设计不佳的问题。
PA阻抗匹配设计原理和射频中的阻抗匹配相同，都是共轭匹配设计，主要实现功率的最大传输。
常用工具可以使用Smith圆图来观察阻抗匹配设计变化，同时用ADS软件来完成仿真。
二、谐波抑制由本人微博《射频功率放大器 PA 的基本原理和信号分析》得知，谐波一般是由器件的非线性产生的倍频分量。
谐波抑制对于CE、FCC认证显得尤为重要。
由于谐波的频率较分散，所以一般采用无源滤波器来衰减谐波分量，达到抑制谐波的效果。
不仅PA，其它器件包括调制信号输出端都有可能产生谐波，为了避免PA对谐波进行放大，有必要在PA输入端即添加抑制电路。
上图所示无源滤波器常用于2.4G频段的芯片输出端位置，该滤波器为五阶低通滤波器，截止频率约为3GHz，对2倍频和3倍频的抑制分别达到45.8dB和72.8dB。
使用无源滤波器实现谐波抑制有以下优点：l 简单直接，成本有优势l 良好的性能并且易于仿真l 可以同时实现阻抗匹配设计三、系统设计优化系统设计优化主要从电源设计，匹配网络设计出发，实现PA性能的稳定改善。
3.1 电源设计功率放大器是功耗较大的器件，在快速开关的时候瞬间电流非常大，所以需要在主电源供电路径上加至少10uF的陶瓷电容，同时走线尽量宽，让电容放置走线上，充分利用电容储能效果。
PA供电电源一般有开关噪声和来自其它模块的耦合噪声，可以在PA靠近供电管脚处放置一些高频陶瓷电容。
有必要也可以加扼流电感或磁珠来抑制电源噪声。
从SE2576L的结构框图可以看出，该PA一共由三级放大组成，每一级都单独供电，前面两级作为小信号电压增大以及开关偏置电路，其工作电流较小，最后一级功率放大，其电流很大。
2.4G射频双向功放电路设计
2.4G 射频双向功放电路设计在两个或多个网络互连时，无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围，为了扩大覆盖范围，可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。
前者实现成本较高，现。
前者实现成本较高，而后者则相对较便宜，且容易实现。
而后者则相对较便宜，且容易实现。
而后者则相对较便宜，且容易实现。
现有的产品基本上通信距离都现有的产品基本上通信距离都比 较小，而且实现双向收发的比较少。
本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现，同时实现了双向收发，最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g 兼容的无线通信系统兼容的无线通信系统 中。
双向功率放大器的设计双向功率放大器的设计双向功率放大器设计指标：双向功率放大器设计指标：工作频率：2400MHz ～2483MHz 最大输出功率：+30dBm （1W ）发射增益：≥27dB接收增益：≥14dB接收端噪声系数：< 3.5dB 频率响应：<±<±1dB 1dB 输入端最小输入功率门限：<?15dB m 具有收发指示功能具有收发指示功能具有电源极性反接保护功能具有电源极性反接保护功能根据时分双工TDD 的工作原理，收发是分开进行的，因此可以得出采用图1的功放整体框图。
图。
功率检波器信号输入端接在RF 信号输入通道上的定向耦合器上。
当无线收发器处在发射状态时，功率检波器检测到无线收发器发出的信号，产生开关切换信号控制RF 开关打向发射P A通路，LNA电路被断开，双向功率放大器处在发射状态。
当无线收发器处在接收状态时，功率检波器由于定向耦合器的单方向性而基本没有输入信号，这时通过开关切换信号将RF通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。
开关切换到LNA通路，P A通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。
50MHz-250W射频功率放大器的设计
实例介绍设计与制作功放(二)出处：何庆华发布日期：2007-8-2 浏览次数：2249在上篇的文中,我用实例的方法基本地讲述了功放的一些参数计算与设定,其实这也可应用于音响系统中使用晶体管放大的电路中.由于觉得使用实例会让初入门的朋友会有更深刻的认识,所以此篇也将用实例去介绍功放中各级的匹配传输.但要我一个可典型说明的例子让我想了不少时间,最终决定选用了之前制作的全无环路反馈的功放电路.由于没有使用级间的环路反馈,以致级间的匹配以及各级的电路但总显得十分重要.见图,在后级的放大线路,是没有环路反馈的这将会电路的指标有所劣化.因电路工作于开环状态,这需要选用性能较好的电路组态,以取得更好的实际音质.而没有使用环路负反馈,好处是大家所熟知的.如避免了各类的互相失真,既然无环路反馈有如此.全音质更纯真透明.正如胆友所追求的效果.但有点却要说明,胆与石,都是为了满是个人的喜好.而在进口的众多名器中,可以有很多是超过十万的晶体管后级.甚至有几十万过百万的钽却先见有超过十万的胆机!而在低挡商品机中,如万元下的进口器材,胆机却是可以优于石机,但中高挡机中.石机不再受制于成本,全电路性能大幅提高.同价位的胆石机间胆机已处于劣势,这从实际试听及一些前辈的言论中也得到证实.而在DIY中由于没有过多的广告费用,可令成本都能集中到机,如电路合理工艺精良,性价比大优于商品机.Word资料再说回电路,之所以使用无反馈电路就是想用晶体管去取得胆机那中清晰温暖的声音,在这里，使用共射共基电路是必然的，共射共基电路又叫渥尔曼电路，前管共射配合后管的共基放大，让两管中间严重失配，却大降低了前管的密勒电容效应，使前管的频响大改善，而后管是共基电路，天生是频响的高手。
在放大能力上，基射共基电路与一般的单管共射电路是没有分别的，但频响却在高频上独领风骚，故而在许多的进口名器上不乏其影，用于本机却可大大改善了开环响应与高频线性。
电路的参数计算在上篇已介绍过，这里就不再罗索了，第一级的工作电流是5mA，增益是2K2与470欧的比值，增益约为15dB，注意的是两个33欧的电阻是配合了K170/J74的参数，如要换用其他的管子可能需要更改这两个电阻的数值。
2.4G射频双向功放电路设计
2.4G射频双向功放电路设计在两个或多个网络互连时，无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围，为了扩大覆盖范围，可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。
前者实现成本较高，而后者则相对较便宜，且容易实现。
现有的产品基本上通信距离都比较小，而且实现双向收发的比较少。
本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现，同时实现了双向收发，最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g兼容的无线通信系统中。
双向功率放大器的设计双向功率放大器设计指标：工作频率：2400MHz～2483MHz最大输出功率：+30dBm（1W）发射增益：≥27dB接收增益：≥14dB接收端噪声系数：< 3.5dB频率响应：<±1dB输入端最小输入功率门限：<?15dB m具有收发指示功能具有电源极性反接保护功能根据时分双工TDD的工作原理，收发是分开进行的，因此可以得出采用图1的功放整体框图。
功率检波器信号输入端接在RF信号输入通道上的定向耦合器上。
当无线收发器处在发射状态时，功率检波器检测到无线收发器发出的信号，产生开关切换信号控制RF开关打向发射PA通路，LNA电路被断开，双向功率放大器处在发射状态。
当无线收发器处在接收状态时，功率检波器由于定向耦合器的单方向性而基本没有输入信号，这时通过开关切换信号将RF 开关切换到LNA通路，PA通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。
下面介绍重点部位的设计：发射功率放大（PA）电路发射功率放大电路的作用是将无线收发器输入功率放大以达到期望输出功率。
此处选择单片微波集成电路（MMIC）作为功率放大器件，并采用两级级联的方式来同时达到最大输出功率与增益的要求。
前级功率放大芯片选择RFMD公司的RF5189，该芯片主要应用在IEEE802.11b WLAN、2.4GHz ISM频段商用及消费类电子、无线局域网系统、扩频与MMDS 系统等等。
(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。
干货DIY射频功率放大器——记录了全部过程
干货DIY射频功率放大器——记录了全部过程EEWorld电子资讯犀利解读技术干货每日更新好久没有写帖子了，最近不是出差就是上班，时间太赶了，没有静下心来写一篇帖子。
前段时间正赶上有个客户找我帮忙坐台功放，也算是忙里偷闲吧。
咱们说干就干，平时肯定是没时间的，还得要拖到周六。
客户给我的技术指标，我大概的整理了下：我也给他出了个方案，如上图这样，主要就是用一级功放管来实现就完全可以做到了。
接下来就是设计电路，画PCB，末级功放我采用的比较老的管子，MRF9045。
这个管子虽然比较老了，但是很好用，我很喜欢用这个管子。
电路图我就不公布了，就是PDF里面给的典型电路，我把版图贴出来。
我自己又在里面做了一级拖动，可以在0DBM输入输出到30W。
客户不需要，就无视，直接短接过去就可以了。
输出做了个环行器，避免输出口开路，损坏功放管。
在这里顺便问下，还有多少人在用protel99se画pcb。
我一直在用，哈哈哈~板子设计好了，下面就是画结构了，采用CAD，我画的不规范，因为没人教过，完全自学，能看懂就OK。
本来是打算发出去机加工的，厂家报价200每个，打样的价格。
由于客户目前需要1台，我算了算不划算，决定自己加工。
说干就干，等到周六早上起来就开始加工。
我的雕刻机搞起，控制软件采用mach3。
开料。
6061铝，雕刻机还是不行呀，太慢了，而且还不可以换刀，只好用一个刀慢慢的啃吧。
进过2个多小时，雏形终于出来了下面就是打孔攻丝，由于手里没有1.6mm的小铣刀，只好自己定位，用钻头开孔了。
还有侧面的TNC接头孔，慢慢的找定位。
盒子好了，还差上面的盖板，再找块2mm的铝板雕刻机切一个上盖板。
这里我找了下，手里有个2mm 的铣刀，刚刚好。
经过10多分钟，盖板也搞定了。
展示下最终成品。
自己手工打造的，还是挺满足的。
结构部分，到此结束，下面就是焊接，安装调试。
焊接，我早就焊好了，按装到盒子里面，调试。
用网分，测试902——928MHz的带内平坦度，还是蛮平的，但是这是小信号，不是最终的结果，仅供参考。
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③ 接地 所有MGA83563的外围元器件的布局以MGA83563的引
脚焊盘为核心。 适当的接地才能保证电路得到最好的性能和维持器件
工作的稳定性。MGA83563全部的接地引脚端通过通孔 被连接到PCB背面的RF接地面。每一个通孔将被设置 紧挨着每个接地引脚，以保证好的RF接地。使用多个 通孔可进一步最小化接地路径的电感。 接地引脚端的PCB 焊盘在封装体下面没有连接在一起， 以减少连接到多级放大器的接地引脚端，从而减少级 间不需要的反馈。每个接地引脚端都应该有它独立的 接地路径。注意，PCB导线应尽量不要设计隐藏在芯片 封装下面。
MGA83563的输出阻抗内部匹配为50，容易与负载阻 抗匹配。可以采用一个并联的电容和串联的传输线组 成的一个匹配网络，匹配输出为50。
MGA83563内部的输入阻抗匹配对很多应用都是很适合 的。如果需要改善输入回波损耗，需要一个更好的输 入匹配的话，只需要简单地串联一个电感即可。
在设计MGA83563印制电路板的时候，PCB版面设计应 综合考虑电气特性、散热和装配。
一个覆盖900MHz/1.9GHz/2.5GHz的功率放大器电路和 元器件布局图如图3.3.1所示，元器件参数见表3.3.1。 电路是组装在0.031英寸的FR-4印制板上。C5（1000pF）
是旁路电容器，用来消除加在与VCC连接的电源线上的
级间反馈。
MGA83563第一级FET的漏极连接到引脚1，电源电压
VCC通过电感线圈L2连接在漏极上，电感线圈的电源端
被旁路到地。这个级间电感线圈用来完成在第一级放
大器和第二级放大器之间的匹配。电感线圈L2的数值 取决于MGA83563特定的工作频率，L2的数值可以根据 工作频率选择。电感L2的数值也与印制电路板材料、
厚度和RF电路的版面设计有关。
图3.3.1 900MHz/1.9GHz/2.5GHz的功率放大器电路和元器件布局图
① PCB版面MGA83563封装引脚焊盘的尺寸
建议采用推荐使用的微型SOT-363（SC-70）封装的印 制电路板引脚焊盘。该设计提供大的容差，可以满足 自动化装配设备的要求，并能够减少寄生效应，保证 MGA83563的高频性能。
② PCB材料的选择
对于频率为3GHz的无线应用来说，可选择型号为FR-4 或G-10印制电路板材料，典型的单层板厚度是0.020～ 0.031英寸，多层板一般使用电介质层厚度在0.005～ 0.010英寸之间。更高的频率应用例如5.8GHz，建议使 用PTFE/玻璃的电介质材料的印制电路板。
使用一条高阻抗的传输线（/4）代替。
因为MGA83563中两级放大器都是使用同一个电源，为 了防止从RF输出级到第一级的漏极之间的电源线产生 的反馈，应确保RF输出级到第一级的漏极之间的电源 线有非常好的旁路。否则，电路将变得不稳定。
连接到MGA83563的RF输入（引脚3）是直流接地电位。 在MGA83563的输入端，可以不使用隔直电容，除非有 一个DC电压出现牙功率放大器电路
CGB240是一个蓝牙射频功率放大器，其符合IEEE 802.11b标准，可以应用于蓝牙（1级）、家庭RF、 WLAN、无绳电话、2.4～2.5GHz ISM频带等无线系统 中。
CGB240采用单电源供电，工作电压范围为2.0～5.5V，
当电源电压VCC=3.3V时，输出功率Po为23dBm，电流
电源电压通过引脚6加到第二级FET的漏极，并与RF输
出连接。电感L3（RFC）被用来隔离RF输出信号到直流 电源去，并在电感RFC的电源端加一个旁路电容C4滤 去高频信号。在输出端的隔直电容C3防止电源电压加
到下一级电路。
为了防止输出功率的损耗，在工作频带上电感RFC的值 （即电抗）为几百欧姆。在更高的工作频率时，可以
37％的功率效率（PAE），输出P1dB为19.2dBm，输
出OIP3为29dBm，放大器的输出内部匹配在50， MGA83563适合以电池为电源的个人通信设备应用，例 如无线数据、蜂窝电话和PCS。
MGA83563采用SOT-363（SC-70）封装，引脚1为电 源电压（Vd1），引脚2, 4, 5为地（GROUND），引脚 3为输入端（INPUT），引脚6为输出端和电源电压 （OUTPUT and Vd2）。
CGB240内部结构方框图如图3.3.2所示，芯片内部包 含有2级放大器。
图3.3.2 CGB240 内部结构方框图 CGB240使用微带线（TRL）匹配的蓝牙射频功率放大器电路 和印制板图（PCB），如图3.3.3所示，在PCB中，VC1和VC2 连接在一起，VCtr1和VCtr2连接在一起。元器件参数见表3.3.3 。CGB240使用的分立元件匹配的蓝牙功率放大器电路和印制 板图如图3.3.4所示，元器件参数见表3.3.4。
④ 散热
MGA83563的直流功率消耗为0.5W，已接近SOT-363 的超小型封装的极限。因此，必须非常小心地对 MGA83563进行充分散热。推荐使用一个有较多通孔的 较薄的PCB，并在通孔上镀上较厚的金属层，以提供更 低的阻值和更好的散热条件。
不推荐使用0.031英寸厚的电路板，理由是在散热和电 气特性上存在问题。
为40～160mA，CGB240总的功率增加效率（PAE）为 50％，采用4级模拟功率控制。在低功率模式，具有高 的PAE，可以达到16dBm/30％。输出功率可通过一个 模拟控制电压（VCTR）来调整。CGB240采用简单的 外部输入、级间和输出匹配电路，并具有高的谐波抑 制能力（典型值>35dBc）。 CGB240采用TSSOP-10封装，引脚功能见表3.3.2。
3.3.1 基于MGA83563的 900MHz/1.9GHz/2.5GHz功率放大器电路
MGA83563是中功率GaAs RFIC放大器，内部由两级 FET功放电路组成，设计应用在频率范围为0.5～6GHz 的发射机的驱动级和输出级。MGA83563工作电压为 +3V，能提供+22dBm（158mW）的功率输出，具有