「射頻必備參考書」放大器選型探討

工作頻率範圍在20 kHz至300 GHz的射頻放大器,其特徵是放大電壓或電流,然而,與所有其他類別放大器一樣,射頻放大器在本質上是對功率進行放大。

通常來說,在對射頻放大器進行選型時,考量依據主要來自常規收發機、接收機、發射機、雷達、調製電路和系統級類型的規格要求。但實際上,射頻放大器的產品分類較其他放大器來說要豐富的多,當需要對每一種放大器的規格參數進行對比,進而找出最佳匹配型號時,往往需要耗費莫大精力。

所以,今天我們的主題便是對各個類型射頻放大器的工作原理以及其所針對的不同應用進行逐一探討。

寬帶放大器

寬帶放大器其工作原理是在較寬的帶寬下提供中等增益,與此同時能夠保持較低的噪聲係數。寬帶放大器的應用通常為在不使用低噪聲放大器的天線前端接收機電路內,以及需要額外增益且對噪聲水平具有要求的接收機內。


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高增益寬帶放大器,臺式,20-40 GHz,60 dB


增益模塊放大器

增益模塊放大器,也稱增益模塊,其原理與寬帶放大器基本類似,最大的不同點在於,增益模塊放大器的設計目的不在於實現與寬帶放大器同樣低的噪聲係數,而在於生成比寬帶放大器更大的增益。增益模塊放大器主要用於中頻、射頻及微波發射機,並分為窄帶和寬帶兩種型號,在對這兩種型號進行選擇時,通常取決於該增益模塊放大器設計所針對的實際應用類型。


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增益模塊放大器,4-8 GHz,26 dB


對數放大器

對數放大器的特性是具有如下類型增益曲線:

輸出電壓為輸入電壓的自然對數的乘數

當應用中需要涉及該種特性時,就需要使用對數放大器。


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對數放大器,6-8 GHz


可變增益放大器

可變增益放大器是一類可以控制增益性能或者可進行增益編程的放大器。此類增益調節可通過使用可變增益電路實現,或者通過同時使用可變衰減器和固定增益放大器的方式實現,視具體應用而定。可變增益放大器也稱為線性對數轉換器,通常用於閉環控制電路內,以使得主信號路徑保持連貫的信號功率水平。


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架裝可變增益放大器,100 MHz - 18 GHz


低噪聲放大器

低噪聲放大器適用於發射機或接收機的任何部分,其可在不引入太大噪聲或相位噪聲的條件下實現將低功率信號放大至工作功率水平。例如,低噪聲放大器可設置在振盪器的輸出端,從而將信號增強至可對混頻器進行驅動的水平;低噪聲放大器還可安裝在天線的輸入端,以將信號功率提高至易於被解調和數字化電路處理的水平。


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低噪聲高增益放大器,10 MHz - 1 GHz,噪聲係數1 dB


同軸及波導功率放大器

功率放大器作為發射機射頻前端的主力放大器,用於將通信及雷達設備的小功率信號轉換成用於發送至天線的高功率發射信號。功率放大器的工作原理是在不降低信號質量的前提下,將信號增益提高至高功率水平。要實現這一目的通常都較為困難,並且還需要捨棄許多其他考量因素,因此某些功率放大器還需要進行優化,使得其在參數性能上以最優狀態符合脈衝雷達、連續波雷達、數字通信等用途的要求。

由於功率放大器還必須處理各種類型的負載,且某些負載可能導致損害性的反射,因此功率放大器通常還包含保護電路。當功率水平或工作頻率足夠高時,功率放大器還可用於同軸連接器,甚至波導連接器。


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波導功率放大器,80.5-86.5 GHz,20 dB,WR-12


線性放大器

線性放大器可以視作射頻功率放大器的其中一類。這類放大器的設計原理在於為提供輸入和輸出保持比例線性關係的高線性性能。因此,線性放大器用於為其他設計考量因素進行線性度的優化,特別是對各種負載條件下的設計考量因素實現優化線性度。線性放大器最常用於需要高線性功率的發射機和測試設備。


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線性放大器,50-1000 MHz


雙向放大器

雙向放大器(BDA)是一種將無線信號定位、放大,隨後在建築物或區域內重新發送的裝置,可作用於將較弱的輸入信號放大,之後在兩個方向上同時對該信號進行重新發送,實現擴展效果。除此以外,也可作用於藉助同一天線對無線電信號進行發送,並對接收信號進行預放大。

雙向放大器的應用多見於在無需增加其他設備的情形下,將通信網絡擴展至遠程位置,以覆蓋更大的陸地範圍,或者在同軸傳輸線的輔助下將信號或通信系統在地下或設施內延展至更遠的位置。雙向放大器通常需要搭載性能良好的低噪聲放大器和功率放大器。對於專門用於處理高吞吐量數字通信的雙向放大器,其內部還可納入必要的解調和調製電路,以通過對信號進行完全重建和重傳,確保其在目的地仍具備最高保真度!


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雙向放大器,2.4-2.5 GHz,5/20瓦,20 dB


高可靠性放大器

高可靠性放大器是一類具備高可靠性標準的放大器,通常用於汽車,航空航天,空間或軍事/國防應用。此類放大器通常比標準放大器性能更穩健,其所能提供的額定值在各種操作條件下都能保持相應使用壽命。


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高可靠性放大器,0.15 - 230 MHz,43 dB


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