简介:关于放大器功率方面的论文题目、论文提纲、放大器功率论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
Milmega公司总经理 Pat Moore
本文概述决定购买测试和测量用的高功率、多频段放大器之前经常要问的一些基本问题.
这些放大器价值在20万至100万人民币之间,往往意味着巨额的资金投入,因此,决策过程的各个阶段都需要严格把关.
典型的测试和测量放大器应用包括为EMC实验室的电磁场发电,供实验室随后进行射频辐射抗扰标准测试.此外还可作为高功率射频源,用于测试新无线基站配置（例如,新的射频晶体管）的组成部件.
本文重点介绍两个放大器相关的参数——“线性”和“有效功率”.
放大器的线性关系
在所有线性系统中,当给定足够强的输入信号时,系统将达到一个点,即从输入和输出之间线性关系开始分离的点.一般认为系统在此点开始进入压缩或进入饱和.
图1中的放大器(MILMEGA AS0822-200)就是这样一个例子.此图为在1900MHz标定频率上CW（连续波）输入和脉冲输入的输入与输出功率对比图.注意,放大器工作频段的频率不同,结果也会不同.
示例中,放大器的性能呈线性直至输出信号值为-3dBm.这意味着在输入功率和相应的输出功率之间存在固定值的关系,直至输出值为-3dBm.此固定值称为放大器增益.从图1中可以看出-20dBm的输入功率产生35dBm的输出功率,也就是说放大器增益为35 - (-20)等于55dB.同理,输入为-lOdBm,输出为45dBm,即增益为45 - (-10)等于55dB.因此,增益恒定为55dB直至达到压缩开始的点.
在此点以上,输入和输出之间不再存在线性关系,放大器也不再认为是线性的.
任何放大器的输出功率都不可能无限增加,当输入功率增加而输出功率没有明显增加时,则认为放大器处于饱和状态,显然输出与输入信号不成比例.此点通常作为数据表的Psat或有时称为P3dB.对于此图中的放大器,此点大约出现在输出功率为54.5dBm时.
一般来说,在多数测试和测量应用中,饱和功率是无用的,原因在后文叙述.
国际公认用于定义放大器线性范围的品质因数为ldB压缩点,这就是从线性分离的-ldB点.在图1中,此点出现在（输出功率一输入功率）等于 54dB时.此示例中,这与大约53dBm的输出功率相符.所获得的最小压缩功率在数据表中通常指定为最小PldB.
在测试应用环境中查看放大器数据表时首先考虑以下问题：
· 放大器频段是否满足测试系统的频率响应要求?
· 功率是根据饱和功率(Psat或P3dB)还是根据线性功率(PldB)来定义的?
可用功率
设计射频和微波放大器时使用的所有功率晶体管,基本上为非线性器件.此非线性行为导致放大器在进行压缩时会产生失真产物.随着放大器接近饱和,放大器输入端的正弦波将在输出端转变为方波.这将导致在输出端产生高谐波成分,这与方波或“接近”方波的数学分析结果一致.通常来说,应用的谐波是那些两倍或三倍于基本频率的波,即第二和第三谐波.
从图2中可以看出谐波含量是如何随着输入功率而增加的.图中显示了MILMEGA 800MHz至2200MHz、200W PldB放大器在各种激励电平下存在的二次谐波电平.
+5dBm的输入功率电平与完全饱和时的放大器一致.负（一）lOdBm的输入功率电平与以线性方式工作的放大器一致.例如,如果仔细观察1000MHz时的基本频率数据,可以看到二次谐波随着放大器从线性工作至饱和状态是以20dB增长的.
因此与线性区对比,Psat的谐波功率成100倍增长.因此需要确保放大器制造商生产的放大器规定了谐波电平的测量点并且满足您的需求,这个点应与您所需的放大器最大功率相对应.
在射频测试过程中,谐波功率的存在将扭曲校对结果的准确性,因为测试工程师无法区分基本频率的磁场和谐波功率所产生的磁场.
一般来说,如果谐波功率比基本功率低20dB,则谐波功率的影响可以忽略不计.
重要的是确保制造商所提出的放大器最大谐波电平所对应的功率应等于或大于您在测试装备中所需要的功率,这样才能确定谐波不会对测试系统产生不利影响.
在研究放大器数据表时,我们有几个更进一步的问题如下：
· 谐波电平是否有明确规格?如果没有,为什么没有?
· 该规格是否指明谐波是在何种功率下测量的?
· 此功率电平是否等于或高于您的测试应用所需功率?
· 从谐波角度看,此放大器功率是否可用?
从通信测试系统的角度看,互调失真的概念作为传统的线性测量已经在使用.令人特别感兴趣的是在频密双音引入放大器输入端时,系统是如何工作的.如果我们将这两个音定义为Fl和F2,由于放大器的非线性,它们会产生频率为2F1-F2和2F2-F1的附加音.这些新波谱成分称为三阶交调失真产物且无法通过过滤清除,如图3所示.
如果制造商提供了放大器三阶交调点(OIP3)的值,就可以计算出失真产物的幅度.这里需注意,对于单位增益设备,双音输入信号为OdBm时,三阶交调截点等于三阶失真产物幅度的-0.5倍.例如,假如三阶交调点为+20dBm且双音输入信号幅度为OdBm,则三阶失真产物幅度是20除以（一0.5）等于 -40dBm.
现代通信系统通过利用某种形式的数字调制对射频载波信息进行编码,将优先使用ACPR（邻信道功率比）作为质量测量工具.ACPR主要测量由于放大器的非线性而泄露至相邻通信信道中的功率多少.每一种调制类型都会通过“频谱遮罩”来规定各自可接受的合格性能.
如图4所示就是这样一个例子,图中红色遮罩表示的是WCDMA系统的频谱要求,蓝色频率响应表示的是放大器性能.
在研究放大器数据表时,我们现在又有两个更进一步的问题如下：
· 放大器制造商是否指定了放大器的三阶交调点7
· 他们能否提供符合相应频谱遮罩要求的数据?
杂散信号产物
杂散信号产品是由放大器引入的非信号相关产物,也就是说他们既不是谐波也不是互调失真的产物.其可能由放大器内部不稳定的低电平造成（证明设计不良）,或从外部源（如电源、辐射干扰或局部照明）引入放大器.
杂散信号功率通常以基本信号相关电平来定义,且负70dBc为设计良好放大器的典型电平.
设计良好的放大器内杂散信号最可能的来源是开关电源,在其工作频率(通常为100 kHz)上产生杂散.图5显示了电源感应频带的示例.
最大杂散功率电平和PldB之间的区域是可用范围,测试工程师对此范围非常放心,因为被测设备仅受输入信号放大再现的影响,也就是说,不会存在杂散或高谐波电平调制的情形.
射频功率放大器:德州仪器 TI 业界最高功率的 D 类放大器 - TAS5630/1
在通信测试系统方面,现在我们要问另外一个问题：
· 放大器规定的杂散电平能否确保测试系统应用拥有足够的工作功率范围?
关于描述词“额定”和“典型”的使用
根据Psat和PldB确定了功率定义并确定了产品潜在的可用性（在谐波失真方面）之后,下一个需要关注的部分是放大器数据表中所列数据随附的参数限定词.
在广泛使用的限定词中有几个备受关注,它们是额定、典型和最低保证.
从用户的角度来说,限定词“额定”实际上毫无意义,它只是制造商对产品的描述且无性能保证.因此在进行采购决策时可以忽略此术语.
描述词“典型” （或“标称”）使用非常广泛.一般地说,它描述了在输出某个自然变化产物的过程中最可能出现的值.
这一过程的输出变化可根据平均（或典型）值周围的分布进行描述.图6显示了自然变化过程中最常出现的分布,也就是通常所指的贝尔曲线.
在贝尔曲线上,竖轴的刻度用于反映样本的大小,用户据此可以确定某特定范围或总体范围内的累积值.横轴则用于描绘过程的变化,用6个相等间距（标准偏差）以平均值或典型值为中心,从过程输出的最小值到典型值之间有3个负值,从典型值到过程输出的最大值之间有3个正值.
该曲线表明,对于标准工业过程,制造商可以预计它们输出值有50%会高于平均水平（典型值）,50%会低于平均水平.偏差值越小,过程控制越严格.
在放大器中．这些偏差（横轴）则以瓦特表示.例如,假设我们某个生产过程制造一款放大器,其输出功率的典型值为200W,偏差步长为10瓦特.根据这些数字,我们可确定以下事实：
1. 此过程产生的最小值（或最小功率放大器）为200W - (3X10)等于 170W.
2. 过程产生的最大值（或最大功率放大器）为200W+ (3X10)等于 230W.
3． 购买者可预计,使用此过程生产的放大器中,有34%在200和190W之间（即,在距平均值一个标准偏差内）.
由此可见,购买产品时只注重典型值而不了解过程偏差是高度危险的策略.您能否获得自己所需的东西,这在本质上就是个论文范文.在上述示例中,如果您需要使用200W的放大器,但制造商给您170W的放大器（过程最小值）,那么,您会有很论文范文烦,而制造商却没有.
如果您要购买典型性能的产品,则图7中的论文范文阴影区域表示您的危险区域.如果您购买的放大器是按典型性能出售的而您正需要典型性能,那么,您很可能会失望.
避免失望的方法就是采用最小保证值,如图8所示.这样做,您就可确定购买何种放大器才能满足您的测试系统功率放大器的全部要求.
最佳建议就是不要根据典型数据进行巨额资本的采购.询问以下问题将有助于降低过程风险：
· 所述典型功率依据的样本大小是多少?如果是1000,那么就代表其过程成熟.如果小于10,那么就证明其过程尚不成熟或不够令人满意.
· 过程的标准偏差步长是多少?
· 已知偏差步长,那么,如果我根据典型值购买,我失望的概率是多少?总结
在做出资本设备采购决策（一个您需要思考长达5年的决定）之前,需要仔细考查各放大器制造商的规格.询问自己以下问题：
1. 放大器频段是否满足测试系统的频率响应要求?
2. 功率是根据饱和功率（Psat或P3dB）还是线性功率(PldB)来定义的?
3． 对于自己所需的重要参数,制造商是否规定了最低性能电平保证,或他们是否描述了典型性能?
4．对于买到典型放大器可能会有风险,自己是否做好准备?如果自己准备冒险,制造商能否通过确定我的失望概率来帮助降低风险?
5． 是否已经确定了预计谐波电平?他们将这些描述定义为最高保证还是典型值?
6. 谐波是否是根据系统的有效功率进行定义的?
7. 放大器制造商是否指定了放大器的三阶交调截点?
8． 制造商能否提供符合相应频谱遮罩要求的数据?
询问了上述问题并获得满意的答案后,您就可以放心地进行您的采购了.
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总结：本文关于放大器功率论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
射频功率放大器引用文献:
[1] 功率放大器论文如何怎么撰写 关于射频功率放大器和射频论文范文2万字
[2] 射频和功率放大器本科论文怎么写 射频和功率放大器方面有关毕业论文怎么写2000字
[3] 射频论文范文 射频毕业论文提纲范文2万字
