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你們搞過平衡放大器嗎?

加油射頻工程師 ? 來源:加油射頻工程師 ? 2023-09-25 11:50 ? 次閱讀
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平衡放大器是用兩路放大器+兩個90度3dB電橋組成,如下圖所示。功率由A1端輸入,等分為兩部分P1和P2兩部分。P1被移相-180度,P2被移相-90度,然后分別由兩個放大器放大。

如果兩個放大器的增益相等,且傳輸相移皆為0度,則兩路放大后的信號功率分別為GP1和GP2,GP1的相位是-180度,GP2的相位是-90度。

這兩路信號,在RF OUT處同相位,所以功率疊加;在B4端口中,相位相差180度,因而理想情況下沒有輸出。

所以:

Pout=GP1+GP2=G(P1+P2)=GPin

因此,平衡放大器的增益等于單個放大器的增益。

wKgaomURA6KAHrXlAADFOF8N_RQ653.jpg

那你也許會說,既然增益都一樣,那為啥還要額外增加三個器件呢,是吃飽了沒事干嗎?

當然不是啦。

平衡放大器除了多用器件,成本高之外,它在性能方面基本上都是優點。

優點1:輸入駐波比好。

wKgZomURA6KAP5h2AAGQO-NnBos544.jpg

假設RF In的信號,分成兩部分信號。

一部分是由A1端口到A2端口,A2端口的功率再返回到A1端口,總相移是-360度;另一部分是由A1端口到A3端口,A3端口的功率再返回到A1端口,總相移是-180度。所以兩部分信號反射回來后,相位相反,功率抵消,因此A1端口沒有反射信號。

所以輸入駐波,理論上變得很好。

而從A2和A3反射回來的信號在A4端口疊加,此時需要在A4端口接一匹配負載,來吸收反射功率。

優點2:輸出駐波好。

wKgZomURA6KAYbKgAAGmadXrXBw011.jpg

假設RF OUT端有反射信號進來,分成兩部分。

一部分是由B1端口到B2端口,B2端口的功率再返回到B1端口,總相移是-360度;另一部分是由B1端口到B3端口,B3端口的功率再返回到B1端口,總相移是-180度。所以兩部分信號反射回來后,相位相反,功率抵消,因此B1端口看不到反射信號。

所以輸出駐波比,理論上變得很好。

而從B2和B3反射回來的信號在B4端口疊加,此時需要在B4端口接一匹配負載,來吸收反射功率。

優點三:OIP3和P1dB點都double

wKgaomURA6KAQUmYAAImHhGFJZk780.jpg

優點四:穩定性變好。

當電路理想的時候,輸入端口和輸出端口是無反射的,所以即使單個放大器本身具有潛在不穩定性,但是從平衡放大器的輸入端口和輸出端口看,是絕對穩定的。

優點五:噪聲系數好。

平衡放大器的最低噪聲系數和單個放大器是相同的,但是在設計匹配電路的時候,可以完全按照最佳噪聲匹配來設計,以獲得理想的最小噪聲匹配,不需要兼顧駐波比。

當然,如果考慮3dB電橋的非理想性的話,噪聲系數還是會比單個放大器要大一點。

至于,為啥平衡放大器的噪聲系數沒有比單個放大器大3dB,文獻[3]上有推導,但是我還沒看懂。

優點六:可靠性要高點

因為有兩個管子,壞了一個放大器的話,還能湊合著用,雖然輸出功率低了點。比單個放大器的可靠性要高點。






審核編輯:劉清

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原文標題:你們搞過平衡放大器么?

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