功率放大器課件

1、功率放大器Power Amplifier 1.功率放大器的定義 在給定失真率條件下，能產(chǎn)生最大功率輸出以驅(qū)動某一負載的放大器。功率放大器的作用是放大來自前放大器的信號，產(chǎn)生足夠的不失真輸出功率 。功率放大器在發(fā)射機中的位置2.功率放大器的現(xiàn)狀與用途 射頻與微波功率放大器近年來發(fā)展迅速。固態(tài)功率放大器具有工作電壓低、尺寸小、效率高、壽命長以及高可靠性等優(yōu)點，已經(jīng)十分廣泛應(yīng)用在移動通信、雷達、干擾、識別等射頻微波毫米波系統(tǒng)之中，并且占有十分重要的地位。特別是適用于無線移動通信基站的寬帶線性功率放大器、手持機中的低電壓高效率功率放大器。3.功率放大器的類型A類當效率不是最重要的時候，絕大多數(shù)小信號線

2、性放大器就設(shè)計成A類，即輸出級元件總是處于導(dǎo)通區(qū)。A類放大器一般比其它類型線性度更好，也較為簡單，但效率非常低。理論值不超過50%。A類放大器C類常稱為高功率射頻（RF）放大器（C類）設(shè)計成在輸入信號不足180時導(dǎo)通。線性度不好，但是對于單個頻率功率放大器來說這并不重要。信號由調(diào)諧電路還原為近似正弦形狀，同時效率比A類、AB類或者B類放大器都高很多。C類放大器D類該類放大器使用開關(guān)來達到很高的功耗效率（在現(xiàn)代設(shè)計中大于90%）。通過允許每個輸出器件完全導(dǎo)通或關(guān)斷，能量損失達到最小化。半導(dǎo)體器件的進展已經(jīng)使開發(fā)高保真、全聲音頻帶D類放大器的開展成為可能，使得它們的信噪比和失真度與其它線性器件相近

3、。4.發(fā)展歷程 1948年Shockly、Bardeen和Brittain等人發(fā)明雙極晶體管(BJT)，從那時起，對它進行了持續(xù)不斷的研究和改進，BJT是目前應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體器件之一。1952年提出了結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)，隨后砷化鎵肖特基勢壘場效應(yīng)管(GaAs FET)應(yīng)運而生。70年代以后，GaAs單晶及其外延技術(shù)獲得突破，砷化鎵金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(GaAs MESFET)研制成功。GaAs MESFET微波固態(tài)功率放大器具有高頻率、低噪聲、大功率等一系列優(yōu)點。現(xiàn)有的功率GaAs MESFET在s波段單管可產(chǎn)生80W的射頻輸出功率，其功率附加效率(PAE)口達40，在Ka波段功率輸

4、出有1W，而功率附加效率約為20進入80年代，由于分子束外延技術(shù)(MBE)和金屬有機化學(xué)氣相淀積(MOCVD)技術(shù)的進展，超薄外延層的厚度及雜質(zhì)濃度得到精確控制，使異質(zhì)結(jié)器件迅速發(fā)展，由Al(3aAsGaAs或InPInGaAs組成的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管0roT)相繼研制成功，采用這些器件設(shè)計的微波功率放大器能提供更高的增益、效率，具有更好的高頻特性，可應(yīng)用到毫米波段，且只需單極性電源偏置。到90年代，基于新電氣結(jié)構(gòu)的多種新型固態(tài)功率器件相繼出現(xiàn)，如高電子遷移管(HEMT)，以及贗晶高電子遷移率晶體管(PHEMT)，異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管(HFET)，同時用了多種新材料如InP、SiC、SiGe及(GaN等，這些器件具有更高的工作頻率和功率輸出能力。用SiC材料制造的功