射频放大器是什么（射频放大器及其应用）

问题：

如何选择合适的射频放大器，不同的射频放大器有什么区别？

回答：

针对特定应用选择合适的RF放大器时，应考虑增益、噪声、带宽和效率等特性。

本文将回顾最常用的RF放大器，并解释增益、噪声、带宽、效率和各种功能特性如何影响不同应用的放大器选择。

RF放大器有多种类型和形式，旨在满足不同的应用场景。然而，为目标应用选择合适的RF放大器时，种类繁多的RF放大器使得这项工作并不容易。尽管几乎所有RF放大器的关键特性都是增益，但这并不是选择合适器件时需要考虑的唯一参数，在许多情况下甚至不是最重要的参数。

指示增益放大器可以改善信号的程度，用输出功率与输入功率之比(dB)表示。它一般规定了放大器的线性模式(即输出功率的变化与输入功率的相应变化成线性关系)(见图1)。如果RF放大器输入信号的功率电平继续增加，器件将开始进入非线性模式，并产生杂散频率成分。这些干扰成分包括谐波和互调产物(参见图2中的HD2、HD3、IMD2和IMD3)，它们代表射频放大器输出端的互调失真(IMD)。RF放大器处理不同输入功率电平而不引入明显失真的能力反映了其线性度性能，可以用不同的参数来表示(见图1)，包括：

输出1dB压缩点(OP1dB)，定义系统增益降低1 dB时的输出功率。

饱和输出功率(PSAT)，即输入功率的变化不再改变输出功率时的输出功率。

二阶互调点(IP2)和三阶互调点(IP3)，它们是输入(IIP2、 IP3)和输出(OIP2、 IP3)信号功率电平的假设点。在这些点上，相应杂散成分的功率将达到与基波成分相同的水平。

图一。射频放大器的输出功率特性和非线性参数

图二。谐波和互调产物

虽然增益描述了RF放大器的关键功能，但线性度和其它特性在决定RF放大器的选择时起着重要作用。事实上，射频放大器类型的选择总是涉及到不同设计参数之间的权衡。以下是针对目标用例选择正确RF放大器类型的简短指南。

低噪声放大器

低噪声放大器(LNA)常用于接收机应用中，用于放大与天线接口的信号链前端的微弱信号。这种RF放大器经过优化，执行此功能时引入信号的噪声极小。在信号链的第一级，噪声最小化尤为重要，因为这些级对整个系统的总噪声系数影响最大。

低相位噪声放大器

低相位噪声放大器的附加相位噪声非常小，因此非常适合要求高信号完整性的RF信号链。相位噪声是近载波噪声，表现为抖动，信号的相位在时域会有轻微波动。因此，低相位噪声放大器非常适合与LO网络中的高速时钟和高性能PLL频率合成器结合使用。

功率放大器

功率放大器(PA)针对功率处理性能进行了优化，适合旨在提供高功率的应用，如发射机系统。这些放大器通常具有高OP1dB或PSAT特性，并提供高效率，因此可以保持较低的散热。

高线性放大器

高线性度放大器用于在宽输入功率范围内提供具有极低杂散水平的高三阶互调点。这种器件是使用复杂调制信号的通信应用的常见选择。此类应用要求RF放大器能够以最小的信号失真处理高波峰因数，从而保持较低的误码率。

可变增益放大器

可变增益放大器(VGA)用于需要灵活调整增益以适应信号电平变化的应用。VGA可以通过提供可调增益来实现这一功能，可调增益可以通过数字控制VGA逐步改变，也可以通过模拟控制VGA连续改变。这种放大器通常用于自动增益控制(AGC ),并补偿由温度或其它元件特性变化引起的增益漂移。

宽带放大器

宽带放大器可以在很宽的频率范围内(通常覆盖几个倍频程)提供中等增益，多种宽带应用从中受益。这些放大器提供大增益带宽产品，但效率和噪声性能一般。

增益模块

其它通用RF应用也可以依赖增益模块，这些模块代表各种RF放大器类别，可以覆盖各种频率、带宽、增益和输出功率水平。这些放大器通常提供平坦的增益响应和良好的回波损耗。它的设计往往包括匹配和偏置电路，因此可以用很少的外部元件集成到信号链中，工作得到简化。

结论

本文给出了几个射频放大器及其应用的例子。但是这些设备种类繁多，应用也数不胜数，本文难免有些疏漏。RF放大器可以采用不同的组装和工艺技术进行设计，以提供不同的集成特性，支持特定的工作模式，并实现优化的性能，从而满足各种应用的需求，从通信和工业系统到测试和测量设备以及航空航天系统。

编辑：李倩