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当实际中需要针对多种应用的信号进行放大时，射频（RF）功率放大器是通信系统的关键元件之一。简化的RF功率放大器框图如图1所示。 射频功率放大器由几个周围组件组成。放大器的主要组件是有源功率管器件，它在放大过程中至关重要。放大器中的周围组件是在放大器的输入和输出处实现的匹配网络，偏置网络，稳定性网络，还有用于消除杂散或谐波内容的滤波器，以及放大器的控制系统以确保放大器的功能在各种条件都能工作正常。 除了周围元件的设计之外，放大器的类型和类别是设计过程中的重要参数。放大器类型可以是基于设计的小信号或大信号应用来分类，而放大器的类别也可以属于一组线性或开关模式类型的放大器。放大器的类型和类别基于事先为设计人员确定的应用和要求。 射频放大器的基本功能块 放大器类型：小信号和大信号放大器由于在放大过程中使用的有源器件，放大器具有固有的非线性特性。然而，当信号电平足够小时，它不会改变有源器件的参数以引起失真，这导致放大器的输入和输出之间的线性关系。 当条件满足线性近似的要求时，可以使用双端口参数和网络方法来分析放大器。这种放大器的类型称为小信号放大器。小信号放大器的效率并不重要。这种类型的放大器的设计通常会使用复共轭匹配的方法来设计匹配电路。 对于高功率应用时，需要对大信号电平进行放大，这会由于有源器件参数的变化而导致放大器失真。因此，小信号分析和技术不再适用于这些类型的放大器。该组类别中的放大器类型称为大信号放大器。传统的共轭匹配方法也不会向连接在放大器输出端的负载提供最大功率。因此，需要实施称为负载线匹配的匹配电路设计技术以克服由于有源器件的物理额定值引起的限制并且让有源器件具有最大电压和电流摆幅。可以从电压和电流的最大摆动点中获得能够提供实际最大功率的最佳负载阻抗，如下面的方程所示： 使用图2中给出的简化电路可以更好地理解小信号放大器设计中使用的共轭匹配与大信号放大器设计中使用的负载匹配之间的差异。 放大器的简化分析框图 图2所示电路中的最大功率传输发生在： 如果我们假设电路中没有器件或元件限制，那么这将成立，并且可以最大功率将按照小信号分析的指示来进行传输。但是，如果电压或电流有了限制，则不能这样分析；例如，对于图2中的电路，让我们假设Rg=50 Ω，并且最大工作电压和电流是Vmax = 20 V，Imax = 2 A然后，使用共轭匹配方法的最大功率传输决定了： 由于RL和Rg并联，因此等效阻抗为Req = 25 Ω。然后计算输出电压： 这超过了电路中可以处理的最大电压量。因此，通过此配置可以获得保持在给定的电压工作极限内的最大电流是IL，max = 0.8 [A]（=20/25）。然后，不超过工作限制的最大功率是： 现在，让我们假设我们想使用负载线匹配方法，这是大信号放大器的可行匹配电路设计方法。然后，根据前面的分析计算出最佳负载电阻： 然后，使用此配置可以获得的功率是： 这种匹配电路设计方法现在可以利用功率旗舰的额定参数值，并提供实际可达到的最大功率。 对于线性工作模式，大信号放大器可分为A类，B类和AB类，对于非线性操作模式，大类信号放大器可分为C类，D类，E类和F类。 D，E和F类放大器也称为开关模式放大器。 （完） |
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