1
、介紹

 

寬kuan帶dai放fang大da器qi的de設she計ji者zhe需xu要yao滿man足zu多duo種zhong設she計ji需xu求qiu
，例li如ru，對dui許xu多duo應ying用yong來lai說shuo，寬kuan帶dai放fang大da器qi需xu要yao足zu夠gou的de線xian性xing，且qie在zai諧xie波bo頻pin率lv處chu是shi全quan反fan射she的de。此ci外wai，對dui於yu雷lei達da，軍jun用yong發fa射she機ji等deng非fei廣guang播bo電dian視shi的de應ying用yong來lai講jiang，放fang大da器qi還hai必bi須xu能neng夠gou承cheng受shou輸shu出chu端duan巨ju大da的de失shi配pei，這zhe些xie通tong常chang是shi連lian接jie天tian線xian的de特te性xing，終zhong端duan負fu載zai
，待dai測ce設she備bei本ben身shen的de反fan射she等deng原yuan因yin造zao成cheng的de。對dui於yu這zhe些xie應ying用yong，放fang大da器qi的de強qiang健jian性xing，也ye就jiu是shi說shuo不bu易yi損sun壞huai就jiu變bian得de異yi常chang重zhong要yao了le。由you於yu放fang大da器qi損sun壞huai導dao致zhi的de不bu可ke測ce量liang，就jiu意yi味wei著zhe工gong程cheng會hui麵mian臨lin嚴yan重zhong且qie昂ang貴gui的de延yan誤wu，甚shen至zhi實shi驗yan室shi的de收shou益yi也ye會hui受shou到dao損sun失shi等deng。

 

從cong商shang業ye的de角jiao度du來lai講jiang，不bu論lun是shi初chu始shi投tou資zi還hai是shi以yi後hou的de運yun行xing成cheng本ben都dou是shi非fei常chang重zhong要yao的de。因yin此ci，高gao的de可ke靠kao性xing以yi及ji易yi維wei護hu性xing就jiu是shi達da到dao這zhe些xie目mu標biao的de關guan鍵jian因yin素su。此ci外wai，對dui於yu超chao大da功gong率lv的de寬kuan帶dai放fang大da器qi來lai說shuo
，為wei了le降jiang低di運yun轉zhuan費fei用yong，還hai需xu要yao盡jin可ke能neng的de提ti高gao功gong率lv效xiao率lv。本ben文wen的de第di二er部bu分fen將jiang對dui此ci進jin行xing詳xiang細xi討tao論lun。

 

當(dang)為(wei)某(mou)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)應(ying)用(yong)尋(xun)找(zhao)放(fang)大(da)器(qi)的(de)時(shi)候(hou)，最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)能(neng)都(dou)解(jie)釋(shi)清(qing)楚(chu)數(shu)據(ju)表(biao)中(zhong)的(de)各(ge)個(ge)參(can)數(shu)，不(bu)同(tong)的(de)功(gong)放(fang)製(zhi)造(zao)商(shang)定(ding)義(yi)功(gong)放(fang)參(can)數(shu)的(de)方(fang)式(shi)是(shi)不(bu)一(yi)樣(yang)的(de)。第(di)三(san)部(bu)分(fen)將(jiang)建(jian)議(yi)如(ru)何(he)讀(du)懂(dong)這(zhe)參(can)數(shu)並(bing)如(ru)何(he)對(dui)比(bi)。

 

2、高功率寬帶放大器設計的挑戰

 

設計高功率寬帶放大器時

，工程師需要對帶寬 ，增zeng益yi
，輸shu出chu功gong率lv以yi及ji在zai各ge種zhong幅fu度du和he相xiang位wei條tiao件jian下xia失shi配pei的de行xing為wei特te性xing，線xian性xing度du
，諧xie波bo特te性xing

，功gong率lv效xiao率lv等deng進jin行xing綜zong合he考kao慮lv，並bing從cong中zhong找zhao出chu最zui重zhong要yao的de優you先xian考kao慮lv的de指zhi標biao。

 

這些指標大多是相互影響的
，對於給定的晶體管guan類lei型xing來lai說shuo，設she計ji的de帶dai寬kuan增zeng加jia，能neng夠gou得de到dao的de輸shu出chu功gong率lv就jiu會hui減jian小xiao。更geng加jia具ju有you挑tiao戰zhan性xing的de是shi，為wei了le達da到dao更geng大da的de輸shu出chu功gong率lv，匹pi配pei網wang絡luo以yi及ji相xiang應ying的de功gong分fen電dian路lu，功gong率lv合he成cheng電dian路lu就jiu會hui變bian得de更geng加jia困kun難nan。同tong時shi，功gong放fang管guan的de使shi用yong壽shou命ming非fei常chang依yi賴lai於yu放fang大da器qi的de散san熱re設she計ji和he功gong放fang管guan外wai圍wei的de保bao護hu電dian路lu。

 

對於A類 fangdaqi
，jingtiguantongchangpianzhizaiyigejiaodadejingtaidianliushang，zheyangkeyidedaoyigefeichangxianxingdefangdatexing，danshiqueyaochengshouchadegonglvxiaolv
，bingduijingtiguandailaihendadesanreyali。AB類放大器相比Aleifangdaqijuyoudidejingtaipianzhidianliu，tongyangkeyidedaohenhaodexianxingtexing，yijihaodeduodegonglvxiaolv，jingtiguandesanreyalidedaojianxiao。tongchangdoucaiyongtuiwanjiegoulaijinxingdianlusheji。

 

為了更好的理解熱應力對晶體管使用壽命的影響，我們可以以典型LDMOS晶體管的結溫行為特性來說明
，如圖1所示。根據經驗所說
，結溫降低10度
，晶體管壽命可以增加一倍。如果使用GaN晶體管
，結溫的降低對壽命有更大的好處。現在的功放管可以提供更大的RF 功gong率lv密mi度du
，能neng夠gou實shi現xian更geng加jia緊jin湊cou尺chi寸cun更geng小xiao的de放fang大da器qi，設she計ji的de關guan鍵jian就jiu變bian成cheng了le如ru何he設she計ji更geng加jia高gao效xiao的de熱re沉chen來lai處chu理li功gong放fang管guan耗hao散san出chu來lai的de大da量liang熱re能neng。對dui於yuA類放大器來說，這通常是難以實現的，需要更多的晶體管，並降低每個晶體管的最大功率輸出，來處理散熱難題。即使這樣，Aleifangdaqizaimeiyoushepinshurudeqingkuangxia，rengranjuyouhengaodejiewen，yuanyinzaiyutamenjuyouhendadejingtaipianzhidianliu，dangsanreshejichulibuhaoshi，shiyongshoumingjiuhuidadajianshao。

 

圖1
、LDMOS 晶體管壽命隨漏極電流在不同結溫下的關係曲線

，曲線1到11代表結溫從100 °C到200 °C，步進10 °C

 

對於一些應用來說，並不是總是需要寬帶放大器提供最大的功率輸出，例如進行EMS測試。圖2 顯示的是在一個200伏/米的EMS係統中，放大器加到EMS天線上的功率隨頻率變化的校準曲線。可以看出，需要不同的功率輸出來達到相應的場強。如圖2 中描述的，在100MHz處，需要的最大前向功率是1050瓦左右，而在200MHz及以上頻率處 ，所需的最大前向功率降到600瓦左右
，對於某些頻點 甚至可以降低到400瓦左右。因此，在這些EMS應用當中，AB類放大器相比A類放大器具有更好的效率，晶體管更低的結溫可以帶來更長的使用壽命。

 

圖2、在EMS 測試中，為達到200伏/米的場強，放大器輸出和天線輸入端在不同頻率處所需要達到的前向功率

 

不bu考kao慮lv高gao功gong率lv寬kuan帶dai放fang大da器qi的de類lei型xing，高gao的de駐zhu波bo比bi也ye會hui對dui晶jing體ti管guan帶dai來lai額e外wai的de壓ya力li。因yin為wei反fan射she回hui來lai的de射she頻pin功gong率lv也ye會hui消xiao散san在zai放fang大da器qi電dian路lu中zhong，這zhe又you進jin一yi步bu增zeng加jia了le晶jing體ti管guan的de結jie溫wen。為wei了le避bi免mian高gao的de駐zhu波bo比bi損sun壞huai放fang大da器qi，必bi須xu設she計ji出chu高gao效xiao的de功gong率lv耗hao散san電dian路lu，這zhe可ke以yi通tong過guo散san熱re係xi統tong合he理li的de布bu局ju來lai實shi現xian，包bao括kuo在zai相xiang關guan的de熱re點dian布bu置zhi熱re傳chuan感gan器qi

，也ye可ke以yi通tong過guo監jian控kong晶jing體ti管guan的de相xiang關guan電dian壓ya和he電dian流liu實shi現xian。另ling外wai
，功gong放fang設she計ji師shi和he產chan品pin設she計ji人ren員yuan還hai要yao決jue定ding是shi否fou增zeng加jia足zu夠gou的de半ban導dao體ti功gong率lv單dan元yuan，以yi保bao證zheng放fang大da器qi能neng夠gou在zai很hen差cha的de駐zhu波bo比bi情qing況kuang下xia仍reng可ke以yi提ti供gong足zu夠gou的de前qian向xiang功gong率lv，或huo者zhe是shi允yun許xu放fang大da器qi在zai一yi定ding駐zhu波bo比bi下xia開kai始shi回hui退tui。更geng多duo的de半ban導dao體ti功gong率lv單dan元yuan就jiu意yi味wei著zhe成cheng本ben更geng高gao的de放fang大da器qi，市shi場chang上shang就jiu需xu要yao一yi個ge更geng高gao的de價jia格ge。

 

3、選擇合適的寬帶放大器

 

作(zuo)為(wei)一(yi)個(ge)用(yong)戶(hu)，他(ta)們(men)並(bing)不(bu)關(guan)心(xin)設(she)計(ji)師(shi)所(suo)要(yao)麵(mian)對(dui)的(de)設(she)計(ji)挑(tiao)戰(zhan)，隻(zhi)需(xu)要(yao)確(que)保(bao)選(xuan)擇(ze)一(yi)個(ge)合(he)適(shi)的(de)放(fang)大(da)器(qi)來(lai)滿(man)足(zu)自(zi)己(ji)的(de)應(ying)用(yong)。而(er)選(xuan)擇(ze)放(fang)大(da)器(qi)時(shi)，會(hui)發(fa)現(xian)有(you)很(hen)多(duo)指(zhi)標(biao)都(dou)是(shi)描(miao)述(shu)放(fang)大(da)器(qi)性(xing)能(neng)的(de)
，用(yong)戶(hu)不(bu)僅(jin)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)如(ru)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)
，諧(xie)波(bo)特(te)性(xing)等(deng)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)，還(hai)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)搭(da)建(jian)維(wei)護(hu)整(zheng)個(ge)高(gao)功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)係(xi)統(tong)的(de)多(duo)個(ge)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。下(xia)麵(mian)將(jiang)會(hui)對(dui)此(ci)進(jin)行(xing)詳(xiang)細(xi)討(tao)論(lun)。

 

3.1 放大器輸出功率

 

為了對比不同功放廠家的功放輸出功率指標
，通常以1dB壓縮輸出功率作為參考值。該指標定義了放大器增益比小信號增益下降1dB時shi對dui應ying的de輸shu出chu功gong率lv。大da多duo數shu的de廠chang家jia都dou是shi以yi某mou個ge頻pin段duan範fan圍wei內nei的de輸shu出chu功gong率lv來lai標biao稱cheng整zheng個ge放fang大da器qi的de輸shu出chu功gong率lv，實shi際ji上shang並bing不bu是shi在zai所suo有you工gong作zuo頻pin段duan上shang都dou能neng達da到dao標biao稱cheng的de1dB壓縮輸出功率，一些廠家的數據表上提供的1dB壓縮輸出功率是偏低的。因此

，一定要仔細對比數據表的數據
，並且弄清楚整個輸出功率曲線。

 

對dui於yu一yi些xie高gao功gong率lv發fa射she機ji應ying用yong，需xu要yao考kao慮lv整zheng個ge係xi統tong的de預yu算suan，通tong常chang情qing況kuang下xia，天tian線xian在zai高gao頻pin段duan可ke以yi提ti供gong更geng大da的de增zeng益yi
，因yin此ci放fang大da器qi提ti供gong較jiao小xiao的de輸shu出chu功gong率lv就jiu可ke以yi達da到dao所suo需xu的de場chang強qiang。這zhe樣yang，對dui於yu係xi統tong頻pin段duan上shang麵mian部bu分fen購gou買mai使shi用yong更geng小xiao的de放fang大da器qi。

 

3.2 諧波特性

 

放大器的諧波抑製通常使用dBc來描述的。非常重要的是，要確認廠家是在什麼輸出功率上評估諧波抑製數據的。一般情況下是在1dB壓ya縮suo功gong率lv處chu，但dan也ye有you一yi些xie廠chang家jia是shi在zai低di的de輸shu出chu功gong率lv上shang評ping估gu的de
，因yin為wei降jiang低di輸shu出chu功gong率lv，可ke以yi得de到dao更geng好hao的de諧xie波bo特te性xing。這zhe這zhe種zhong情qing況kuang下xia，就jiu很hen難nan知zhi道dao放fang大da器qi在zai1dB壓縮點時的諧波特性。不論是A類或是AB類放大器，一旦驅動到1dB壓縮點之上
，諧波特性就會以非線性的方式惡化。

 

另外需要考慮的是
，一定要清楚自己的應用是否對諧波特性有要求。比如說，一般放大器的諧波抑製標稱值是在-20dBc左右
，而實際上-15dBcjiugouyongle，zheyangkeyibafangdaqiqudongdaogenggaodegonglvshang，tongyangruguoxuyaogenghaodexiebotexing
，jiuyaoshidangdejiangdishuchugonglv，huoxuanzegonglvgengdadefangdaqi。

 

3.3 係統設計

 

dangxunzhaoheshidefangdaqishi，feichangguanjiandeshiyaogenjuxitonghuanjinglaijuedingxuanzejichenghezhongfangdaqi。duiyuxuyaojichengduogepinduande，haiyaoxuanzeshepinkaiguan，keyishizaigongfangshuruduan，huoshishuchuduan，shenzhishizaigonglvcaiyangduankou。yixiechangjiakeyitigongneiqiandekaiguan，zheyangjiukeyibimianwaibukaiguan，jiangdixitongshejidenandu
，tongshiyekeyishiyuanchengkongzhibiandegengjiajiandan。

 

對dui於yu一yi些xie接jie收shou或huo發fa射she係xi統tong的de應ying用yong，如ru雷lei達da和he幹gan擾rao機ji，放fang大da器qi能neng夠gou快kuai速su的de靜jing默mo是shi非fei常chang有you用yong的de。通tong常chang要yao求qiu靜jing默mo和he輸shu出chu之zhi間jian的de切qie換huan在zai幾ji個ge微wei妙miao左zuo右you
，而er且qie靜jing默mo時shi的de輸shu出chu功gong率lv要yao足zu夠gou的de低di
，越yue接jie近jin-174dBm/Hz的熱噪聲底限越好，這就需要非常高的設計技巧


，並不是所有的廠家都能實現的，因此需要更加嚴格的選擇放大器廠家。

 

進jin行xing係xi統tong設she計ji的de時shi候hou
，找zhao到dao不bu同tong頻pin段duan放fang大da器qi的de最zui優you組zu合he也ye是shi很hen重zhong要yao的de，按an照zhao長chang期qi以yi來lai的de一yi貫guan做zuo法fa來lai實shi現xian往wang往wang不bu是shi最zui好hao的de方fang法fa。最zui好hao的de是shi深shen入ru理li解jie係xi統tong的de需xu求qiu，知zhi道dao每mei個ge頻pin段duan所suo需xu要yao的de確que切qie功gong率lv等deng級ji
，尤you其qi是shi根gen據ju係xi統tong的de應ying用yong需xu求qiu，明ming確que哪na個ge頻pin段duan或huo是shi子zi頻pin段duan必bi需xu由you一yi個ge放fang大da模mo塊kuai覆fu蓋gai。隻zhi有you這zhe樣yang，才cai能neng得de到dao一yi個ge既ji經jing濟ji又you具ju有you優you異yi技ji術shu指zhi標biao的de方fang案an

 

3.4 係統運營費用

 

放fang大da器qi係xi統tong的de運yun營ying費fei用yong主zhu要yao有you係xi統tong正zheng常chang運yun行xing時shi間jian
，使shi用yong和he維wei護hu的de成cheng本ben所suo決jue定ding。這zhe個ge費fei用yong是shi放fang大da器qi生sheng命ming周zhou期qi內nei擁yong有you成cheng本ben的de最zui主zhu要yao項xiang目mu，因yin此ci在zai選xuan擇ze放fang大da器qi的de時shi候hou一yi定ding要yao加jia以yi考kao慮lv。

 

xitongdezhengchangyunxingshijianyishiqujueyufangdaqideqiangjianxing，birushuozaielietiaojianxiayenengzhengchanggongzuobuguzhang，zaizhejiushifashengguzhanghoudeweixiushijian
，ruguofangdaqibunengzhengchangshiyong
，guanjianrenwukenengjiuweixianle，xiangmudejindujiuhuiyanhou，shenzhishizhijiedaozhiyingshoushoudaoyingxiang。

 

fangdaqideshiyongchengbenzhuyaoqujueyugonglvxiaolv，gaodegonglvxiaolvjiudaibiaozhedidegonglvxiaohao，gengshaodehaosanreliang
，yijigengshaodechulisanredechengben，zongzhi，jiushigengshaodeshiyongchengben。yinci，duiyubaokuojunyongEMC的大多數應用，建議購買高效率的放大器，尤其是需要超高輸出功率時。

 

為(wei)了(le)保(bao)持(chi)長(chang)的(de)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)和(he)低(di)的(de)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)，最(zui)好(hao)是(shi)選(xuan)擇(ze)在(zai)當(dang)地(di)有(you)很(hen)好(hao)支(zhi)持(chi)和(he)維(wei)修(xiu)服(fu)務(wu)的(de)放(fang)大(da)器(qi)廠(chang)家(jia)。現(xian)在(zai)的(de)放(fang)大(da)器(qi)都(dou)有(you)遠(yuan)程(cheng)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)
，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)LAN 口接入進行最初的故障定位和錯誤分析，這個功能可以讓維護變得更加簡單。

 

而且放大器本身設計得也更加易於維護，比如說羅德與施瓦茨的BBA150mokuaihuafangdaqi，nenggourangyonghuzijizaihenduandeshijianneigenghuanfangdaqimokuai。zuihoudejianyishixuanzejuyougongyehuashengchannenglihetigongfuwuzhichiwendangjiludefangdaqichangjia
，zhiyouzheyangcainengbaozhengfangdaqizaiyongguojinianzhihourengjiukeyidedaohenhaodefuwu。

 

4、總結

 

benlunwenmiaoshulekuandaigonglvfangdaqishejishizaiyanfashimianlindetiaozhan，bixuzaiduogexianghuyingxiangdeshejizhibiaozhijianjinxingfanfuzhezhongcainengdedaozuiyoujieguo。tantaoleA 類和AB類放大器之間的差別，以及熱應力對放大器使用壽命的影響，並提出了使放大器駐波能力更加強健的建議。

 

探tan討tao了le為wei具ju體ti應ying用yong選xuan擇ze合he適shi的de放fang大da器qi時shi所suo要yao考kao慮lv的de因yin素su，必bi須xu仔zai細xi閱yue讀du不bu同tong廠chang家jia產chan品pin的de數shu據ju手shou冊ce來lai進jin行xing性xing能neng對dui比bi，進jin行xing放fang大da器qi集ji成cheng時shi必bi須xu考kao慮lv係xi統tong的de要yao求qiu，往wang往wang可ke以yi通tong過guo優you化hua係xi統tong設she計ji得de到dao更geng加jia經jing濟ji的de方fang案an。

 

考(kao)慮(lv)放(fang)大(da)器(qi)係(xi)統(tong)總(zong)的(de)擁(yong)有(you)成(cheng)本(ben)時(shi)
，不(bu)僅(jin)要(yao)考(kao)慮(lv)最(zui)初(chu)的(de)購(gou)買(mai)成(cheng)本(ben)
，還(hai)要(yao)考(kao)慮(lv)放(fang)大(da)器(qi)的(de)強(qiang)健(jian)性(xing)和(he)易(yi)維(wei)護(hu)性(xing)，這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)最(zui)大(da)化(hua)總(zong)的(de)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)和(he)壽(shou)命(ming)，降(jiang)低(di)總(zong)成(cheng)本(ben)。

 

作者：羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司 楊洪文

 

 

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