RF -tehovahvistin - RF power amplifier

RF -tehovahvistin

Luokan C VHF -tehovahvistin perustuu transistoriin MRF317.

Radiotaajuinen tehovahvistin ( RF- tehovahvistimen ) on eräänlainen elektronisen vahvistimen , joka muuntaa pienitehoisia radiotaajuisen signaalin korkeampaan teho signaalin. Yleensä RF -tehovahvistimet ohjaavat lähettimen antennia . Suunnittelutavoitteisiin kuuluvat usein vahvistus , tehon ulostulo, kaistanleveys, tehotehokkuus, lineaarisuus (alhainen signaalin pakkaus nimellisteholla), tulo- ja lähtöimpedanssin sovitus ja lämmöntuotto.

Vahvistinluokat

Monet nykyaikaiset RF -vahvistimet toimivat eri toimintatiloissa, joita kutsutaan "luokiksi" eri suunnittelutavoitteiden saavuttamiseksi. Jotkut luokat ovat luokkaa A , luokka AB, luokka B , luokka C , joita pidetään lineaaristen vahvistimien luokina. Näissä luokissa aktiivista laitetta käytetään ohjattuna virtalähteenä. Tulon esijännite määrittää vahvistimen luokan.

Yhteinen kompromissi tehovahvistimen suunnittelussa on kompromissi tehokkuuden ja lineaarisuuden välillä. Aiemmin nimetyistä luokista tulee tehokkaampia, mutta vähemmän lineaarisia luettelojärjestyksessä. Aktiivisen laitteen käyttäminen kytkimenä parantaa tehokkuutta, teoriassa jopa 100%, mutta pienemmän lineaarisuuden. Niistä switch mode luokat ovat luokka D , F-luokan ja E-luokan . Luokan D vahvistinta ei käytetä usein RF -sovelluksissa, koska aktiivisten laitteiden rajallinen kytkentänopeus ja mahdollinen varauksen varastointi kyllästyksessä voivat johtaa suureen IV -tuotteeseen, mikä heikentää tehokkuutta.

Puolijohde vs. tyhjiöputkivahvistimet

Nykyaikaiset RF-tehovahvistimet käyttävät puolijohdelaitteita , pääasiassa MOSFET -laitteita (metallioksidipuolijohdekenttävaikutustransistoreita). Varhaisimmat MOSFET-pohjaiset RF-vahvistimet ovat 1960-luvun puolivälistä. Bipolaarisia myös yleisesti käytetty aikaisemmin, kunnes ne korvattiin teho MOSFET s , erityisesti LDMOS transistorit, kuten standardi tekniikka RF-teho vahvistimien 1990, johtuen ylivoimainen RF- suorituskyky LDMOS transistorit.

MOSFET-transistorit ja muut nykyaikaiset SSD- laitteet ovat korvanneet tyhjöputket useimmissa elektronisissa laitteissa, mutta joissakin suuritehoisissa lähettimissä käytetään edelleen putkia (katso venttiilin RF- vahvistin ). Vaikka mekaanisesti kestävät, transistorit ovat sähköisesti hauraita - ne vaurioituvat helposti ylijännitteestä tai virrasta. Putket ovat mekaanisesti hauraita, mutta sähköisesti kestäviä - ne kestävät huomattavan suuria sähköisiä ylikuormituksia ilman huomattavia vaurioita.

Sovellukset

Perus sovellukset RF- tehovahvistimen ovat ajo toiseen korkea virtalähteeseen, ajo lähettävä antenni ja jännittävä mikroaaltouuni onkalo resonaattoreita. Näistä sovelluksista tunnetuimpia ovat lähettimen antennit. Lähetin-vastaanottimia käytetään ei ainoastaan ääni- ja dataviestinnän, mutta myös sää tunnistus (in muodossa tutka ).

RF- tehovahvistimia käyttäen LDMOS (  l  aterally  d  iffused MOS FET ) ovat laajimmin käytetty teho puolijohdekomponenttien on langattoman tietoliikennejärjestelmän verkoissa, erityisesti matkaviestinverkoissa . LDMOS-pohjaisia ​​RF-tehovahvistimia käytetään laajalti digitaalisissa matkaviestinverkoissa, kuten 2G , 3G ja 4G .   

Laajakaistainen vahvistin

Impedanssin muutoksia yli suuri kaistanleveys on vaikea toteuttaa, joten tavanomaisesti, useimmat wideband vahvistimet on suunniteltu syöttämään 50 Ω tuotannon kuormitus. Transistorin lähtöteho on silloin rajoitettu

${\ displaystyle P _ {\ text {out}} \ leq {\ frac {\; \ left (V _ {\ text {br}}-V _ {\ text {k}} \ right)^{2} \;} { 8 \, Z _ {\ teksti {o}}}} ~}$

missä

${\ displaystyle V _ {\ text {br}} \;}$ määritellään katkaisujännitteeksi,

${\ displaystyle V _ {\ text {k}} \;}$   määritellään polven jännitteeksi ja

${\ displaystyle \; Z _ {\ text {o}} \;}$ on valittu niin, että nimellisteho voidaan saavuttaa.

Ulkoinen kuormitus on käytännön mukaan Siksi on oltava jonkinlainen impedanssisovitus että muunnok- kohteeseen${\ displaystyle \; Z _ {\ text {L}} = 50 \, \ Omega \ ;.}$${\ displaystyle \; Z _ {\ text {o}} \;}$${\ displaystyle \; Z _ {\ text {L}} = 50 \, \ Omega \ ;.}$

Kuormituslinjamenetelmää käytetään usein RF -tehovahvistimen suunnittelussa.

Katso myös

• FET -vahvistin
• tehoelektroniikka

Viitteet

Ulkoiset linkit

• Fuentes, Carlos (lokakuu 2008). Mikroaaltouunin tehovahvistimen perusteet (PDF) (raportti). Bern, Sveitsi: Euroopan ydintutkimuskeskus . Haettu 5. maaliskuuta 2013 .

• Khanifar, Ahmad (1. joulukuuta 2014). "Laajakaistaiset RF -tehovahvistimen suunnitteluohjeet / RF -tehovahvistimen suunnittelu digitaalista esivääristymistä varten" . linamptech.com . Tekninen tuki. Laguna Hills, CA: Linamp Technologies, Inc . Haettu 1. joulukuuta 2014 .