Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с усилителем мощности звука .
Усилитель мощности RF
Усилитель мощности УКВ класса C на транзисторе MRF317.

Усилитель радиочастоты мощности ( РЧ усилитель мощности ) представляет собой тип электронного усилителя , который преобразует с низким уровнем мощности радиочастотного сигнала в сигнал более высокой мощности. Обычно усилители мощности RF управляют антенной передатчика . Цели проектирования часто включают усиление , выходную мощность, полосу пропускания, энергоэффективность, линейность (низкое сжатие сигнала при номинальной выходной мощности), согласование входного и выходного импеданса и рассеивание тепла.

Классы усилителя [ править ]

Многие современные ВЧ усилители работают в разных режимах, называемых «классами», чтобы помочь достичь различных целей проектирования. Некоторые классы - это класс A , класс AB, класс B , класс C , которые считаются классами линейных усилителей. В этих классах активное устройство используется в качестве управляемого источника тока. Смещение на входе определяет класс усилителя. Обычный компромисс в конструкции усилителя мощности - это компромисс между эффективностью и линейностью. Ранее названные классы становятся более эффективными, но менее линейными в том порядке, в котором они перечислены. Использование активного устройства в качестве переключателя приводит к более высокому КПД, теоретически до 100%, но меньшей линейности. [1] Среди классов переключения режимов - класс D ,Класс F и класс E . [2] Усилитель класса D не часто используется в ВЧ-приложениях, поскольку конечная скорость переключения активных устройств и возможное накопление заряда при насыщении могут привести к большому продукту ВАХ [1], что снижает эффективность.

Твердотельные и ламповые усилители [ править ]

В современных ВЧ усилителях мощности используются твердотельные устройства , преимущественно MOSFET ( полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник). [3] [4] [5] Первые РЧ усилители на базе полевых МОП-транзисторов относятся к середине 1960-х годов. [6] Биполярные переходные транзисторы также широко использовались в прошлом, пока они не были заменены силовыми MOSFET , особенно LDMOS- транзисторами, в качестве стандартной технологии для усилителей мощности RF к 1990-м годам [3] [5] из-за превосходных RF производительность транзисторов LDMOS. [5]

MOSFET-транзисторы и другие современные твердотельные устройства заменили вакуумные лампы в большинстве электронных устройств, но лампы по-прежнему используются в некоторых мощных передатчиках (см. ВЧ-усилитель Valve ). Несмотря на механическую прочность, транзисторы электрически хрупкие - они легко повреждаются избыточным напряжением или током. Трубки механически хрупки, но электрически прочны - они могут выдерживать чрезвычайно высокие электрические перегрузки без заметных повреждений.

Приложения [ править ]

Основные применения ВЧ-усилителя мощности включают в себя возбуждение другого источника высокой мощности, возбуждение передающей антенны и возбуждение полостных микроволновых резонаторов. Среди этих приложений наиболее известны управляющие антенны передатчика. В передатчике-приемники используются не только для передачи голоса и данных , но и для погоды зондирования (в виде радара ). [ необходима цитата ]

ВЧ-усилители мощности, использующие LDMOS (MOSFET с боковым рассеиванием), являются наиболее широко используемыми силовыми полупроводниковыми устройствами в беспроводных телекоммуникационных сетях, особенно в мобильных сетях . [3] [7] [5] ВЧ усилители мощности на основе LDMOS широко используются в цифровых мобильных сетях, таких как 2G , 3G , [3] [5] и 4G . [7]

Конструкция широкополосного усилителя [ править ]

Преобразование импеданса в большой полосе пропускания сложно реализовать, поэтому в большинстве широкополосных усилителей используется выходная нагрузка 50 Ом. Тогда выходная мощность транзистора ограничивается

определяется как напряжение пробоя

определяется как напряжение колена

и выбирается таким образом, чтобы можно было обеспечить номинальную мощность. Внешняя нагрузка обычно . Следовательно, должно быть какое-то преобразование, которое преобразует из в .

Метод нагрузочной линии часто используется при разработке усилителей мощности ВЧ. [8]

См. Также [ править ]

  • Усилитель на полевом транзисторе
  • Силовая электроника

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Ли, Томас (2003). Конструкция КМОП радиочастотных интегральных схем . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. С. 494–503.
  2. ^ Клотье, Стивен Р. "Описание передатчиков AM класса E, схемы и т . Д." . www.classeradio.com . WA1QIX . Дата обращения 6 июня 2015 .
  3. ^ a b c d Балига, Б. Джаянт (2005). Кремниевые высокочастотные силовые МОП-транзисторы . World Scientific . п. 1. ISBN 9789812561213.
  4. ^ MFJ Enterprises. "Ameritron ALS-1300 УСИЛИТЕЛЬ БЕЗ НАСТРОЙКИ TMOS-FET 1200 Вт" . MFJ Enterprises . Архивировано из оригинала на 2014-04-23 . Дата обращения 6 июня 2015 .
  5. ^ a b c d e Перугупалли, Прасант; Лейтон, Ларри; Йоханссон, Ян; Чен, Цян (2001). "Силовые ВЧ-транзисторы LDMOS и их применение" (PDF) . In Dye, Норманн; Гранберг, Хельге (ред.). Радиочастотные транзисторы: принципы и практическое применение . Эльзевир . С. 259–92. ISBN  9780080497945.
  6. ^ Остин, WM; Дин, JA; Грисволд, DM; Харт, OP (ноябрь 1966 г.). «ТВ-приложения МОП-транзисторов». IEEE Transactions on Broadcast and Television Receivers . 12 (4): 68–76. DOI : 10.1109 / TBTR1.1966.4320029 .
  7. ^ a b Асиф, Саад (2018). Мобильная связь 5G: концепции и технологии . CRC Press . п. 134. ISBN 9780429881343.
  8. ^ Мэтью Ozalas (14 января 2015). «Как разработать усилитель мощности ВЧ: основы» . youtube.com . Проверено 10 февраля 2015 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Карлос Фуэнтес (октябрь 2008 г.). «Основы СВЧ-усилителя мощности» (PDF) . Проверено 5 марта 2013 . Cite journal requires |journal= (help)
  • Ханифар, Ахмад. "Конструкция усилителя мощности RF для цифрового предыскажения" . www.linamptech.com . Проверено 1 декабря 2014 .