功率放大器(Power Amplifier,简称PA)是一种电子器件,其作用是将低电平信号放大到足够高的电平以驱动负载。在各种电子设备中,功率放大器的应用广泛,包括音响系统、电视广播、汽车音响、射频通信等领域。正确选型功率放大器对于提高设备性能和可靠性至关重要。一、PA的选型原则
功率输出: 选择功率放大器时,必须确保其输出功率大于或等于负载的最大功率。否则,可能会导致设备无法正常工作或性能不佳的情况发生。同时,还需考虑负载的稳定性和变化范围,以确保功率放大器能够稳定地驱动负载。带宽: 功率放大器的带宽应与负载的带宽匹配,否则可能会导致失真和噪声等问题。因此,在选型时需要仔细考虑负载的带宽要求,并选择合适的功率放大器。输入电阻: 为了减少对信号源的影响,功率放大器的输入电阻应尽可能小。输入电阻的大小取决于功率放大器的设计和制造工艺,一般来说,输入电阻越小,功率放大器的性能越好。增益: 功率放大器的增益应足够高,以确保输出信号能够有效地驱动负载。增益的大小取决于负载的要求和环境条件等因素。线性度: 优秀的线性度有助于确保输出信号的稳定性和准确性。因此,功率放大器的线性度应尽可能好。噪声和失真: 为了提高信号的质量和可靠性,功率放大器的噪声和失真应尽可能小。这取决于功率放大器的设计和制造工艺。二、PA的选型方法
确定负载的类型和要求: 首先,需要了解负载的类型和要求,包括负载的特性、工作条件、带宽等参数。这有助于选择合适的功率放大器,以满足负载的需求。选择合适的拓扑结构: 根据负载的要求和工作条件,选择合适的拓扑结构,如单端、双端、差分、共射、共基等。不同的拓扑结构有不同的优缺点,需要根据实际情况进行选择。确定功率放大器的参数: 根据负载的要求和工作条件,确定功率放大器的参数,如输出功率、输入电阻、增益、带宽等。这些参数需要满足负载的要求和工作条件。比较不同型号的功率放大器: 根据上述参数要求,比较不同型号的功率放大器的性能和价格等方面的差异,选择最合适的功率放大器。进行实验验证: 在实际应用中,需要进行实验验证来检验所选功率放大器的性能是否符合要求。如果不符合要求,则需要重新选型或调整参数。选型功率放大器需要综合考虑多个因素,包括功率输出、带宽、输入电阻、增益、线性度、噪声和失真等。在实际应用中,需要根据负载的要求和工作条件进行选择,并进行实验验证来检验所选功率放大器的性能是否符合要求。综上所述,正确选型功率放大器对于提高设备性能和可靠性至关重要。通过遵循选型原则和方法,可以确保选择到适合的功率放大器,为电子设备的正常运行和优异性能提供可靠保障。在许多应用中,放大器的作用在于在不牺牲效率、不失真、不增加噪声系数的情况下,提高信号强度。然而,对于大多数接收机系统等应用而言,实现最大的信号功率输出并非其目标。接收机电路通常对输入功率高度敏感,并且当其持续经受超出说明书所列标称量的信号能量时,可能会失去其灵敏度或发生损坏,因此势必需要在某一频率范围内对最大信号功率量进行限制,限幅放大器正是针对此类需求而设计。
射频放大器主要是将低功率、高频率的射频信号放大到足够的功率水平,以确保信号传输的稳定性和可靠性。
射频放大器主要特性就是增益,它描述了输出功率与输入功率之比。然而,最优放大器设计总是其增益、噪声、带宽、效率、线性度和其他性能参数的权衡结果。将这些特性作为主要分类标准,可以来区分各种类型的放大器,从而为具体应用场景提供优化的性能。射频放大器的类型很多,不同放大器提供不同的性能特征。
下面是射频放大器的不同类型的总结:

限幅放大器是电子战(EW)系统中的关键元器件,因为这些系统需要高增益和平坦的响应,并且必须能够在恶劣热环境中工作,同时需要在很宽的输入功率范围内提供稳定/压缩输出功率。正因如此,限幅放大器的作用即在于,无论输入信号功率如何,限幅放大器均能确保指定频率范围的总信号功率始终低于期望阈值。

限幅放大器,增益60dB,Psat 19dBm,1~2GHz,Pin -40~10dBm,SMA

限幅放大器,增益40dB,Psat 19dBm,2~8GHz,Pin -20~20dBm,SMA

限幅放大器,增益40dB,Psat 19dBm,6~18GHz,Pin -20~20dBm,SMA
限幅放大器的主要组成部分包括比较器和放大器。
许多放大器的最大输出功率受限于输入信号、增益、设计特征、偏压及可用功率,而限幅放大器电路的输出端本身即具有严格的最大功率限制。因此,在给定的频率范围内,无论输入如何,限幅放大器的最大输出信号能量均为一项固定的预设值。此外,与其他放大器相同,限幅放大器的主要参数也包括动态范围、增益及增益平坦度。
限幅放大器常用于需要高信号保真度的应用,例如敏感雷达接收机、射频/光转换器中的光纤收发器等,因此线性度、噪声及附加相位噪声性能也是其需要考量的参数。此外,对于光纤、微波回程及5G毫米波信道等,这类使用高吞吐量数据信号的应用而言,在保持信号质量的同时,因接收机电路高度敏感且易受干扰影响,对其输入功率进行限制这一点也至关重要。
限幅放大器的另一些常见应用领域包括敏感雷达接收机、有源相控阵雷达(AESA)收发(TR)模块,以及电子战(EW)这类关键通信接收机需承受来自附近友方发射机、敌方干扰等高信号能量的情形。
限幅放大器的另一项重要优势为,其可为接收机电路提供稳定的输入功率。这一优势可用于消除输入信号中的调制分量,因而限幅放大器也可用作比较部件。这些特性使得限幅放大器成为瞬时测频(IFM)接收机、测向、数字射频存储器(DRFM)以及各种信号情报用途的关键一环。
限幅放大器可通过多种方式实现。某些最为简单的输出限幅放大器采用钳位网络。简单钳位网络由双肖特基二极管电路和限流电阻器组成,而复杂钳位网络由多个晶体管、二极管及电阻器组成,以实现更高的精度及更快的恢复速度。
其他类型的限幅放大器采用从输入端逐步“收紧”至输出端的多个前后增益级。由于很多应用,尤其电子战应用希望限幅放大器能够覆盖多个倍频程,因此无论对于何种限幅放大器的设计,宽带功率限制功能均为一项挑战。其他设计时必须考量的因素包括功率限制稳定性、频率均衡/稳定性、热量管理/热量补偿、谐波及动态范围。此外,由于限幅放大器常用于极端温度环境及恶劣环境中,因此其通常采用带耐用连接器且工作温度范围较宽的全密封封装。