RF effektforstærker - RF power amplifier

En RF effektforstærker

Klasse C VHF effektforstærker baseret på transistoren MRF317.

En radiofrekvens effektforstærker ( RF effektforstærker ) er en type elektronisk forstærker, der konverterer et laveffekt radiofrekvenssignal til et signal med højere effekt. Typisk driver RF -effektforstærkere antennen på en sender . Designmål inkluderer ofte forstærkning , effekt, båndbredde, energieffektivitet, linearitet (lav signalkomprimering ved nominel udgang), input og output impedansmatchning og varmeafledning.

Forstærker klasser

Mange moderne RF -forstærkere fungerer i forskellige tilstande, kaldet "klasser", for at hjælpe med at nå forskellige designmål. Nogle klasser er klasse A , klasse AB, klasse B , klasse C , der betragtes som de lineære forstærkerklasser. I disse klasser bruges den aktive enhed som en styret strømkilde. Bias ved indgangen bestemmer forstærkerens klasse.

En fælles afvejning i effektforstærkerdesign er afvejningen mellem effektivitet og linearitet. De tidligere navngivne klasser bliver mere effektive, men mindre lineære, i den rækkefølge de er angivet. Betjening af den aktive enhed som switch resulterer i højere effektivitet, teoretisk set op til 100%, men lavere linearitet. Blandt klasser af switch-mode er klasse D , klasse F og klasse E . Klasse D -forstærker bruges ikke ofte i RF -applikationer, fordi den endelige koblingshastighed for de aktive enheder og mulig opladning i mætning kan føre til et stort IV -produkt, hvilket forringer effektiviteten.

Solid state vs. vakuumrørforstærkere

Moderne RF-effektforstærkere bruger solid-state-enheder , overvejende MOSFET'er (metaloxid-halvlederfelt-effekt-transistorer). De tidligste MOSFET-baserede RF-forstærkere går tilbage til midten af ​​1960'erne. Bipolære transistorer blev også almindeligt anvendt i fortiden, indtil de blev erstattet af magt MOSFET s , især LDMOS transistorer, som standard teknologi til RF effektforstærkere af 1990'erne på grund af den overlegne RF ydeevne LDMOS transistorer.

MOSFET-transistorer og andre moderne solid-state- enheder har erstattet vakuumrør i de fleste elektroniske enheder, men der bruges stadig rør i nogle højeffektsendere (se ventilens RF- forstærker ). Selvom de er mekanisk robuste, er transistorer elektrisk skrøbelige - de bliver let beskadiget af overspænding eller strøm. Rør er mekanisk skrøbelige, men elektrisk robuste - de kan klare bemærkelsesværdigt høje elektriske overbelastninger uden nævneværdig skade.

Ansøgninger

De grundlæggende anvendelser af RF -effektforstærkeren omfatter kørsel til en anden højeffektkilde, drivende en transmitterende antenne og spændende mikrobølgehulresonatorer . Blandt disse applikationer er drivende transmitterantenner mest kendt. De sender-modtagere bruges ikke kun til tale- og datakommunikation, men også for vejr sensing (i form af en radar ).

RF -effektforstærkere, deranvender LDMOS (  l  ateralt  d  iffused MOS FET ), er de mest udbredte halvledereenheder i trådløse telekommunikationsnetværk , især mobilnetværk . LDMOS-baserede RF-effektforstærkere bruges i vid udstrækning i digitale mobilnetværk som 2G , 3G og 4G .   

Bredbånds forstærker design

Impedans transformationer over store båndbredde er vanskelige at realisere, så konventionelt, de fleste bredbånds forstærkere er designet til at brødføde en 50 Ω output belastning. Transistorens udgangseffekt er derefter begrænset til

${\ displaystyle P _ {\ tekst {ud}} \ leq {\ frac {\; \ venstre (V _ {\ tekst {br}}-V _ {\ tekst {k}} \ højre)^{2} \;} { 8 \, Z _ {\ tekst {o}}}} ~}$

hvor

${\ displaystyle V _ {\ tekst {br}} \;}$ er defineret som nedbrydningsspændingen,

${\ displaystyle V _ {\ tekst {k}} \;}$   er defineret som knæspændingen og

${\ displaystyle \; Z _ {\ tekst {o}} \;}$ vælges, så den nominelle effekt kan opfyldes.

Den eksterne belastning er, ifølge konventionen, Derfor skal der være en slags impedansmatchning, der transformeres fra til${\ displaystyle \; Z _ {\ text {L}} = 50 \, \ Omega \ ;.}$${\ displaystyle \; Z _ {\ tekst {o}} \;}$${\ displaystyle \; Z _ {\ text {L}} = 50 \, \ Omega \ ;.}$

Loadline -metoden bruges ofte i RF -effektforstærkerdesign.

Se også

• FET forstærker
• strømelektronik

Referencer

eksterne links

• Fuentes, Carlos (oktober 2008). Mikrobølgeeffektforstærkerens grundlæggende (PDF) (rapport). Bern, Schweiz: European Center for Nuclear Research . Hentet 5. marts 2013 .

• Khanifar, Ahmad (1. december 2014). "Bredbånds RF -forstærkerdesignretningslinjer / RF -effektforstærkerdesign til digital forvrængning" . linamptech.com . Teknisk support. Laguna Hills, Californien: Linamp Technologies, Inc . Hentet 1. december 2014 .