功放限幅保護 為什麼要對放大器限幅?

2021-10-13 11:48:39 字數 1788 閱讀 9416

放大器是一種用來增加訊號功率的電子器件。放大器中的放大量通過其增益來衡量,即輸出電壓、電流或功率與輸入電壓、電流或功率的比率大於1。射頻放大器類似於音訊放大器,但配備適合射頻頻率的元件。由於射頻放大涉及更高的頻率,射頻放大器的阻抗水平通常遠低於音訊放大器。射頻放大器的頻率範圍在20khz到300ghz,並且通常與輸入或輸出阻抗耦合,該輸入輸出阻抗與傳輸線阻抗、電壓與電流的比率相匹配。通常50歐姆和75歐姆是射頻埠的常見阻抗值,因此射頻放大器通常在這些阻抗下被指定提供給定的輸出功率電平。儘管射頻放大器的特徵是放大電壓或電流,但從本質上而言,是放大功率。這篇文章就簡單介紹一下為何要對放大器限幅?

射頻放大器的工作原理

理想的放大器是乙個線性器件,儘管放大器實際上僅在有限範圍內線性。當給定足夠強的輸入訊號時,線性系統將達到偏離輸入和輸出之間線性關係的臨界點。在此時,系統可以被認為進入壓縮或開始飽和。超出臨界點後,輸入和輸出之間不再具有有效的線性關係,放大器不再被認為是線性的,或者說,在此點偏離線性-1db。放大器的輸出功率不能無限增加,而當輸入功率的增加不再導致輸出功率的明顯增加時,放大器就達到飽和,並且輸出訊號不再與輸入訊號成比例。該值通常在資料表中稱之為psat。

放大器同時增加了訊號和輸入端雜訊的功率。大型的放大要求會使電路易受雜訊、失真和其他非線性影響的干擾。雜散訊號產物與訊號本身無關,可能由放大器中的低電平不穩定性所引起,或者通過電源、輻射干擾或其他互調源從外部引入放大器。當驅動放大器的訊號增大後,輸出也會增大,直至達到某點時,放大器的某個部分達到飽和並且不能再增大輸出,進而導致失真。

限幅器的作用

低雜訊放大器(lna)可放大極低功率訊號,且同時不會顯著降低其訊雜比,目的在於最大限度地降低額外雜訊。低雜訊放大器多用於通訊系統,醫療儀器和電子裝置中。低雜訊放大器專為低雜訊係數而設計,其部件尺寸非常小,不能適用於處理高輸入功率。儘管低雜訊放大器適於處理略高於本底雜訊的低頻訊號,但它們還必須減少較大訊號的存在,否則會導致互調失真。射頻限幅器用於保護接收器鏈中的低雜訊放大器。例如,如果輸入功率在低雜訊放大器的限制範圍內,位於之前的限幅器處於低損耗狀態,由此它將射頻訊號傳遞到低雜訊放大器的輸入端,其插入損耗也微不足道。當低雜訊放大器的輸入端遭遇更強的訊號,可能導致損害時,限幅器會衰減訊號電平,以確保鏈中的低雜訊放大器或其他元件不被損壞。

在射頻或微波電路中,特別是在接收器電路中,電路元件可以處理的功率量是有限的。通常,電子戰(ew)、訊號情報(sigint)、雷達和受干擾限制的無線通訊系統配置有高靈敏度的接收機,這些接收機易受脫敏和過度訊號功率的損害。在這些接收機部署的環境中,接收機也易於受到可能威脅其工作的干擾、堵塞或其他環境因素的影響。正因如此,限幅放大器的作用即在於,無論輸入訊號功率如何,限幅放大器均能確保指定頻率範圍的總訊號功率始終低於期望閾值。

限幅器的型別

限幅放大器有多種不同型別,主要包括兩種:一種是將過多的訊號能量分流到敏感電路之外,另一種是依靠連續的增益壓縮級來提供恆定的輸出訊號能量。與在訊號鏈中引入任何附加元件一樣,選擇限幅放大器的關鍵在於線性度和頻率效能。

pe15a6002限幅器,增益60db,1ghz~2ghz,sma

pe15a6007限幅器,增益80db,2ghz~6ghz,sma

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