功率放大器耦合系数
2.4GHz WLAN无线功率放大器的设计与实现
2.4GHz WLAN无线功率放大器的设计与实现邓中亮，戚威(北京邮电大学电子工程学院北京100876)在WLAN网络中，由于WLAN的低功率与高频率限制了其覆盖范围，所以现有的产品基本上通信距离都比较小，并且实现双向收发的比较少。
而目前很多功率放大器都集成在收发端内部，这样提高了集成度，简化了电路，但是这种集成的功率放大器的功率往往不够大，要实现长距离传输必需外加功率模块。
本文主要研究的是无线功率放大器的设计方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度来实现，同时实现了信号的双向收发，可运用于802.11b ／g模式的远距离无线传输。
1 无线功率放大器的设计如图1所示，在系统原理图中，射频输入通道耦合一部分功率送到检波电路进行处理，检出的射频包络和固定门限电平比较来控制信号端口的收发状态，如果高于门限电平，切换射频开关，有信号要发射，打开发射通道，反之处于接收状态。
1.1 传输微带线的设计微带线是RF电路设计的重点，是模块匹配网络中的一部分，也是连接各个功能模块的桥梁。
传输微带线用以输入／输出信号或者连接电路，如果它与前端电路的输出阻抗和后端电路的输入阻抗匹配，就可以使信号传输过程中的功率损耗减至最小。
本设计中的传输微带线特征阻抗为50Ω。
微带线的特征阻抗值由微带线的宽度w、PCB板的介电常数ε、PCB板的大厚度H、铜箔厚度T等参数决定。
在材料一定的条件下，特征阻抗只取决于微带线的宽度w，本设计中采用FR4板材。
由式(1)：1.2 双管平衡放大电路的设计发射功率放大电路的作用是将发射信号放大，输出大功率。
在本电路中采用双管平衡放大电路，采用并联的方法来提高输出功率。
功率放大芯片选择anadigics公司的AWL6153UM7P8，其在5 V直流电压，802.11g 模式下54 Mb／s信号速率最大输出功率可以达到+25 dBm，将芯片的两个相同的应用电路并联后构成平衡放大电路提高输出功率。
功率放大器主要指标测试方法
一、功率/1dB压缩点测试
功率计测试框图4：
小功率负载
波导大功率负载
信号源
功率放大器
波导耦合器 功率计探头
注意事项： 1、信号源输出功率包含-10dBm~+15dBm，具有脉冲信号调制； 2、功率放大器输出通过大功率射频电缆连接大功率耦合器和大功率负载； 3、耦合器及负载的承载功率和频段需要与功放的最大频率一致。 4、功率计需要使用连续波功率计或者雷达脉冲功率计，频率上限覆盖功放 的频率。耦合器为40dB或者50dB满足耦合端不损坏功率计为原则。
有用信号
杂散 f1
杂散
f0
f2
频率
三、输出失真(谐波, 交调, 杂波)
失真测试框图：
小功率负载
波导负载
信号源
功率放大器
波导耦合器
频谱分析仪
注意事项： 1、信号源输出功率包含-10dBm~+15dBm，具有连续波/脉冲信号调制； 2、功率放大器输出通过大功率射频电缆连接大功率耦合器和大功率负载； 3、耦合器及负载的承载功率和频段需要与功放的最大频率一致。 4、频谱仪至少需要覆盖功放最大频率。功率标记点分别测试主信号和其 他谐波或交调等杂散信号。
二、增益及带内平坦度测试
增益测试框图：
小功率负载
波导负载
信号源
功率放大器
波导耦合器
频谱分析仪
注意事项：
1、信号源输出功率包含-10dBm~+15dBm，具有连续波/脉冲信号调制；
2、功率放大器输出通过大功率射频电缆连接大功率耦合器和大功率负载；
3、耦合器及负载的承载功率和频段需要与功放的最大频率一致。
反射特性测量是通过测试被测件的反射损耗，或测出被测件的反射系数、 电压驻波比，反映端口的匹配情况。 回波损耗 LR、反射系数ρ、电压驻波比S 三者的关系如下：
射频电路 电阻电容耦合计算公式
射频电路电阻电容耦合计算公式一、电阻耦合。
1. 基本概念。
- 在射频电路中，电阻耦合主要用于信号在不同级之间的传递，同时也起到一定的隔离和分压作用。
- 对于简单的电阻分压耦合电路，假设输入电压为V_in，两个串联电阻分别为R_1和R_2，则输出电压V_out的计算公式为：V_out=(R_2)/(R_1 + R_2)V_in。
2. 考虑负载电阻的情况。
- 当输出端接有负载电阻R_L时，情况会变得复杂一些。
如果R_1和R_2组成的分压电路后接负载R_L，此时等效电阻R_eq=R_2∥ R_L=(R_2R_L)/(R_2 +R_L)。
- 那么输出电压V_out=frac{R_eq}{R_1+R_eq}V_in。
3. 功率传输中的电阻耦合。
- 在射频功率传输中，电阻耦合还涉及到功率的分配。
如果一个信号源通过两个电阻R_1和R_2向负载传输功率，信号源电压为V_s，内阻为R_s。
- 负载R_L获得的功率P_L=<=ft(frac{V_out^2}{R_L})，其中V_out根据上述电阻分压公式计算。
二、电容耦合。
1. 电容耦合的基本原理。
- 电容耦合用于在射频电路中传递交流信号，同时阻断直流信号。
对于一个简单的电容耦合电路，假设输入电压为V_in(t)=V_0sin(ω t)，耦合电容为C，串联电阻为R。
- 根据电容的阻抗Z_C=(1)/(jω C)（j为虚数单位），电路的总阻抗Z =R+(1)/(jω C)。
- 电流I=frac{V_in}{Z}，输出电压V_out=I× R=frac{V_inR}{R+(1)/(jω C)}=(jω CR)/(1 + jω CR)V_in。
2. 多级电容耦合。
- 在多级射频放大器中，采用电容耦合。
如果有n级放大器，每级之间通过电容C_i耦合，各级的输入电阻为R_in,i。
- 对于第i级到第i + 1级的耦合，耦合系数k_i=frac{R_in,i + 1}{R_in,i+R_in,i + 1}（这里假设电容的容抗相对输入电阻可忽略不计，主要考虑电阻的分压关系）。
浅析功率分配与合成网络的工作原理
·53·传输与发射总第102期浅析功率分配与合成网络的工作原理孙 于（辽宁省广播电视技术保障中心）【摘 要】本文对功率分配与合成网络的原理进行了分析，重点阐述了定向耦合器的性能和特点。
【关键词】功率分配器；λ/4传输线；3dB耦合器；冗余作者简介：孙 于，辽宁省广播电视技术保障中心，工程师，主要负责值机和设备维护工作。
激励器输出的射频信号经功率分配网络分成N路信源，分别送入N个功放进行并联放大；再经功率合成网络把N个功放的功率叠加起来，得到总的输出功率。
另外，一个功放单元内的放大电路也往往是由多路放大支路并联组合构成的，也就是说每个功放单元也包含功率分配与合成网络。
常见的功率分配与合成网络有传输线变压器混合网络、定向耦合器、混合网络等。
一、对功率合成网络的基本要求 对功率合成网络的基本要求如下：1．插入损耗足够低；2．合成的各路隔离性能好：当某一路功放故障时，其余各路功放的工作状态不受影响，总输出下降较少；3．各端阻抗均为50Ω，以便于连接和测量；4．工作频带足够宽；5．有适当的功率冗余；6．当合成输出端失配时，对合成各路输入阻抗的影响尽量小；7．体积小，便于安装。
同时对功率分配网络的要求是各路分配输出应平衡，而且打开分配器输出（即拔出功放）时，其余各路的分配输出也不会发生较大变化。
其中传输线变压器工作频带很宽，结构简单，插入损耗小，使用灵活，容易实现与负载匹配，在小功率的分配与合成中得到广泛应用。
二、定向耦合器 定向耦合器是一个四端口元件，它可由同轴线构成，也可采用微带结构。
其本质是两根线长变在中心频率上为λ/4的平行耦合传输线。
定向耦合器的结构图及符号如图1所示。
图1 定向耦合器的结构图及符号图微带定向耦合器结构图定向耦合器的图形符号2314耦合端输入端隔离端直通端·54·第4期1．定向耦合器的技术参数（1）电压耦合系数K0在中心频率上，耦合端输出电压与输入端电压之比的绝对值：K0=| |（2）功率耦合系数C0在中心频率上，耦合端输出电压与输入端电压之比的绝对值的平方：Co=| |2或以分贝表示为Co=10lg| |2（3）功率传输系数Mo在中心频率上，直通端输出与输入端电压之比的绝对值的平方：Mo=| |2或以分贝表示为Mo=10lg| |2（4）定向性系数Do又称隔离比，是在中心频率上耦合端与隔离端输出电压比绝对值的平方：Do=| |2或以分贝表示为Do=10lg| |2，理想情况下Do—>∞2．3dB定向耦合器当耦合系数C o =3d B ，即电压耦合系数K0=√22 时的定向耦合器称为3dB定向耦合器。
功率放大器耦合系数
功率放大器耦合系数一、功率放大器的基本概念功率放大器是电子电路中常见的组件，主要用于将输入信号的功率放大，以满足后续电路或设备的需求。
在无线通信、广播、电视等领域，功率放大器起着至关重要的作用。
耦合系数是衡量功率放大器性能的一个重要参数，它影响到整个电路的效率和稳定性。
二、耦合系数的重要性耦合系数是指功率放大器输出端口与负载之间的匹配程度。
匹配程度越高，能量损耗越小，电路的效率越高。
反之，匹配程度较差时，会导致能量反射，从而降低电路的性能。
因此，优化耦合系数是提高功率放大器性能的关键。
三、耦合系数的计算与优化耦合系数的计算公式为：耦合系数= 输出功率/ 输入功率。
在实际应用中，我们可以通过改变电路元件的参数，如电容、电感等，来调整耦合系数。
优化耦合系数的方法有：1.合理选择电路元件的参数，以满足负载的需求。
2.通过调试和测试，找到最佳的元件参数组合。
3.采用匹配技术，如微调、补偿等，进一步提高耦合系数。
四、提高耦合系数的方法1.采用高线性度的功率放大器：线性度越好，输出信号的失真度越小，有利于提高耦合系数。
2.优化电路布局：合理布局电路元件，减少相互干扰，有助于提高耦合系数。
3.选用高品质的元器件：高品质的元器件具有较高的稳定性，有利于提高耦合系数。
4.定期检查和维护：确保电路工作在良好的环境下，及时发现并解决潜在问题。
五、功率放大器在实际应用中的耦合系数调整1.根据负载的变化，实时调整耦合系数，以保证电路的稳定工作。
2.在不同的工作环境下，适当调整耦合系数，以适应各种应用场景。
3.在系统设计和调试阶段，充分考虑耦合系数的影响，提前做好预防和应对措施。
总之，耦合系数在功率放大器中具有重要作用。
通过合理计算、优化和调整耦合系数，可以提高功率放大器的性能，降低能量损耗，延长设备使用寿命。
SD8002A 3W 单声道带关断模式音频功率放大器
SD8002A3W 单声道带关断模式音频功率放大器DatasheetVersion 1.0Shouding3W 单声道带关断模式音频功率放大器SD8002A SD8002A SD8002A SD8002A SD8002A3W 单声道带关断模式音频功率放大器一．概述是一种桥工音频功率放大器，使用5V 电源，且THD+N≤1.0％时，能给一个4Ω的负载提供2W 的平均功率。
音频功率放大器是为提供高质量的输出功率而设计的，需要很少的外围设备，便可以提供高品质的输出功率。
不需要输出耦合电容，具有高电平关断模式，非常适合低功耗的便携式系统。
可以通过外部电阻控制增益，并有补偿器件保证芯片的正常工作。
二. 重要规格1．1KHz ，接4Ω负载（），平均输出功率为2W ，THD+N 1％（典型） 2．1kHz ，接4Ω负载，平均输出功率为3W ，THD ＋N 10％(典型) 3.关断电流 0.6 μA (典型) 4.输入电压范围 2.0～5.5V三．特征1. 无输出耦合电容2. 外部电阻可调增益3. 整体增益稳定4. 热敏关断保护电路5. 小尺寸 （SOP-8）封装形式四．应用1. 个人电脑2. 便携式消费类电子产品3. 无源扬声器4. 玩具及游戏机3W 单声道带关断模式音频功率放大器Shouding五．芯片封装引脚分布六．典型应用3W 单声道带关断模式音频功率放大器Shouding七．绝对最大额定值电源电压 6.0V 焊接信息存储温度 －65℃～+ 150℃ 气化态(60秒) 215 ℃输入电压 －0.3V ～V DD +0.3V 红外线(15秒) 220℃ 功耗 内部限制 热阻ESD 磁化系数(人体模型) 3000V θJC (典型) 35°C/W ESD 磁化系数(机器模型) 250V θJA (典型) 140°C/W 结温 150℃八．工作额定值温度范围：T MIN ≤T A ≤T MAX －40 ℃≤T A ≤+ 85℃ 电源电压 2.0V ≤V DD ≤5.5V3W 单声道带关断模式音频功率放大器Shouding九．电学特性1、除非另外指明，以下都是V DD =5V ，R L =8Ω, 限制应用在TA =25℃MD4871 符号 参数 条件 标准 限制单位 （限制）2．0 V (最小) V DD 电源电压2．5 V (最大)I DD 静态电流 V IN = 0V , I O =0A 3.5 8 mA （最大） I SD 关断电流 V SD =V DD , V IN =0V 0.6 2 μAV OS输出失调电压V IN = 0V5.0 50.0mV （最大）THD=1％(最大)；f=1KHzR L =4Ω R L =8Ω 2 1.2 WP O输出功率THD=10％(最大)；f=1KHzR L =4Ω R L =8Ω3 2WPSRR 电源抑制比 V DD =4.9V ～5.1V 65 dBTHD+N 总谐波失真 20Hz ≤f ≤20KHz R L =4Ω，P O =1.6W R L=8Ω, P O =1W0.10.1％十、外围元器件描述器件 功能描述1．R i 与R f 一起设置闭环增益的输入电阻，同时还与C I 形成了高通滤波器，且f C ＝1/(2πR I C I )。
Ku波段80 W固态功率合成放大器的设计
Ku波段80 W固态功率合成放大器的设计张娟;湛婷;廖原;宋志东【摘要】利用波导电桥和微带双探针设计了一种Ku波段80 W固态功率放大器.波导电桥用于提高合成通道间的隔离度,波导-微带双探针则可提高模块集成度,从而实现了高密度集成下的大功率输出.该功率放大器在13.5～14.5 GHz频率范围内可实现80 W脉冲功率输出,且合成效率高于81％,附加效率高于25％.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2014(027)006【总页数】4页(P35-38)【关键词】波导电桥;波导-微带双探针;固态功率放大器【作者】张娟;湛婷;廖原;宋志东【作者单位】西安电子工程研究所专业7部,陕西西安710100;西安电子工程研究所专业7部,陕西西安710100;西安电子工程研究所专业7部,陕西西安710100;西安电子工程研究所专业7部,陕西西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN722功率放大器是微波毫米波系统的关键部件之一，早期的微波频段功率放大主要通过真空管器件实现［1－2］，尤其第二次世界大战期间雷达系统的应用对大功率微波技术产生了巨大的推动作用，磁控管和速调管也得到了应用，并带动了行波管技术的发展。
微波固态功率器件是20 世纪70 年代发展起来的，相比于真空管放大器，固态功率放大器以重量轻、尺寸小、可靠性高、成本低等优点备受人们青睐，其应用也日益广泛。
由于固态高功率器件受散热、阻抗匹配和工艺等条件的限制不易实现，必须采用功率合成技术将多个MMIC 功放芯片进行合成来实现高功率放大器。
根据参与合成的电磁波模式，功率合成［3－4］技术可分为电路合成和空间功率合成两大类，采用不同的功率合成方式组合又形成了复合式功率合成技术。
本文提出了一种应用于Ku 波段的分支波导和波导－微带双探针过渡［5］相结合的4 路复合式功率合成网络，该结构可较好地保证功率等幅同相4 等分，以波导作为输入和输出，从而减少输出高功率能量的损耗。
高功率放大器(HPA)基础知识
高功率放大器(HPA)基础知识1、用途及特点在无线通信系统，高功放（HPA）是发信电路重要组成部份。
通常，它由多级放大器构成，其输出端是发射链路最高电平点，它经双工器与发射天线连接。
HPA在发信电路部位如图1所示。
高功放主要作用，是在发射频率上，将低电平信号放大到远距离传输所要求的高功率电平。
因频段、传输距离、天线增益、信号调制方式等因素，不同发射机HPA输出功率差异甚大。
在常用微波频段（800MHz~28GHz）可从几十瓦到几十毫瓦不等。
高功放电路特点：（1）在大容量（或多载波）数字通信系统，设计HPA电路尤其是末级电路，常发生大功率输出与线性要求之间矛盾。
经常采用三种解决办法* 采用平衡放大电路，其合成输出功率较单管增加一倍且保持单管线性。
在常用微波频段经常用下图所示正交混合电路（或3dB桥）实现功率合成。
* 采用预失真补偿电路，设计一个预失真网络使它产生的三阶互调与HPA三阶互调在输出合路器中相互抵消。
构成方式如下图所示，予失真补偿电路设计复杂、带宽窄，使用不普遍。
*在HPA前级设置自动电平控制（ALC）电路，通过末级输出耦合检波直流，控制PIN衰耗，保持输出功率恒定。
防止因前级输入电平过高因饱和失真。
该方法只能予防失真而不能改善失真，（注：ALC与大容量长距离数字微波采用的ATPC不同，前者是以保持发射机输出功率恒定，防止失真为目的，采用的是开环控制方式。
而自动发射功率控制（ATPC）是发射机功率受控于对端接收电平，当电波传播发生深度平衰落时，提高发射功率，最大可达到额定功率。
在正常传输时间里使发射功率小于额定功率10dB。
采用的是闭环控制方式。
是以减轻干扰、抗平衰落为目的。
）（2）HPA采用的大功率器件都呈现极低的输入、输出阻抗，其阻抗实部绝对值很小，都在1~3欧姆左右，而容抗和引线电感很大。
对这样的大功率器件进行输入、输出和级间匹配非常困难。
因单片微波集成电路（MMIC）技术的发展，许多厂家已制造出输入输出内匹配的大功率器件，大大地缓解设计难度。
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功率放大器耦合系数
摘要：
I.引言
- 介绍功率放大器的作用和重要性
- 引入耦合系数的概念
II.耦合系数的定义和计算方法
- 定义耦合系数
- 耦合系数的计算方法
- 变压器耦合
- 电感耦合
- 电容耦合
- 直接耦合
III.耦合系数的影响因素
- 输入信号的幅度和频率
- 输出负载电阻
- 耦合电容的大小和性质
- 放大器的功耗和效率
IV.耦合系数的应用
- 在放大器设计和分析中的应用
- 在通信系统中的应用
- 在其他电子设备中的应用
V.结论
- 总结耦合系数的重要性
- 强调在设计和使用功率放大器时考虑耦合系数的重要性
正文：
功率放大器在电子设备和通信系统中扮演着至关重要的角色，它的主要作用是将输入信号放大到足够的幅度，使其能够驱动负载或发送到远距离的接收器。
在设计和使用功率放大器时，耦合系数是一个重要的参数，它反映了输入信号和输出信号之间的耦合程度。
耦合系数定义为输出信号与输入信号之比，通常用分贝表示。
耦合系数的计算方法取决于耦合方式的类型。
变压器耦合的耦合系数计算公式为：K = (Vout / Vin) * (Nout / Nin)，其中Vout和Vin分别为输出信号和输入信号的电压，Nout和Nin分别为输出线圈和输入线圈的匝数。
电感耦合和电容耦合的耦合系数可以通过类似的方法计算。
直接耦合的耦合系数则取决于输入和输出信号之间的直接连接方式。
耦合系数的大小和形状对放大器的性能有很大影响。
耦合系数越大，输出信号的幅度就越大，但同时也会降低放大器的线性度。
此外，耦合系数还会受到输入信号的幅度和频率、输出负载电阻、耦合电容的大小和性质等因素的影响。
在实际应用中，需要根据具体的需求和条件选择合适的耦合系数。
耦合系数在放大器设计和分析中的应用非常广泛。
通过改变耦合系数，可以调节放大器的性能，使其在不同的工作条件下都能表现出良好的性能。
在通信系统中，耦合系数也是一个重要的参数，它决定了信号在传输过程中的损耗和干扰程度。
在其他电子设备中，耦合系数也是一个重要的设计参数，它影响
着设备的性能和稳定性。
总之，耦合系数是功率放大器设计和分析中的一个重要参数，它对放大器的性能和稳定性有着重要影响。