射頻放大器

射頻功率放大器（RF PA）是各種無(wú)線發(fā)射機(jī)的重要組成部分。在發(fā)射機(jī)的前級(jí)電路中，調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號(hào)功率很小，需要經(jīng)過(guò)一系列的放大一緩沖級(jí)、中間放大級(jí)、末級(jí)功率放大級(jí)，獲得足夠的射頻功率以后，才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率，必須采用射頻功率放大器。

分類及用途

射頻功率放大器的工作頻率很高，但相對(duì)頻帶較窄，射頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路。射頻功率放大器可以按照電流導(dǎo)通角的不同，分為甲（A）、乙（B）、丙（C）三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的導(dǎo)通角為360°，適用于小信號(hào)低功率放大，乙類放大器電流的導(dǎo)通角等于180°，丙類放大器電流的導(dǎo)通角則小于180°。乙類和丙類都適用于大功率工作狀態(tài)，丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高的。射頻功率放大器大多工作于丙類，但丙類放大器的電流波形失真太大，只能用于采用調(diào)諧回路作為負(fù)載諧振功率放大。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然接近于正弦波形，失真很小。

技術(shù)參數(shù)

放大器的主要技術(shù)指標(biāo)：

（1）頻率范圍：放大器的工作頻率范圍是選擇器件和電

路拓?fù)湓O(shè)計(jì)的前提。

（2）增益：是放大器的基本指標(biāo)。按照增益可以確定放

大器的級(jí)數(shù)和器件類型。G（db）=10log（Pout/Pin）=S21（dB）

（3）增益平坦度和回波損耗

VSWR《2.0orS11，S22《-10dB

（4） 噪聲系數(shù)：放大器的噪聲系數(shù)是輸入信號(hào)的信噪比 與輸出信號(hào)的信噪比的比值，表示信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器后信號(hào)質(zhì)量的變壞程度。NF（dB）=10log［（Si/Ni）/（So/No）］

射頻放大器的功率參數(shù)

現(xiàn)代的無(wú)線通信中，射頻設(shè)備的使用相當(dāng)普及，而射頻放大器在設(shè)備中起粉至關(guān)重要的作用，放大器中有關(guān)功率參數(shù)的測(cè)t也引起相當(dāng)?shù)闹匾暎趯?shí)際的研發(fā)生產(chǎn)中對(duì)功率參數(shù)的理解和應(yīng)用存在一定的誤解，下面就一個(gè)放大器的特性來(lái)說(shuō)明相關(guān)功率參數(shù)的含義和應(yīng)用 。

在描述一個(gè)放大器時(shí)，基本的參數(shù)有增益和最大輸出電平（功率）。為對(duì)增益有較為準(zhǔn)確的描述，引人線性特性的參數(shù)來(lái)衡t，通常用ldB壓縮點(diǎn)對(duì)應(yīng)輸人功率和線性垠小輸人電平來(lái)表示，兩者之差就是放大器的輸人動(dòng)態(tài)范圍。對(duì)于ldB壓縮點(diǎn)，在GSM直放站標(biāo)準(zhǔn)YD汀952一1998中是這樣描述的：ldB壓縮點(diǎn)輸出功率是指放大器在增益下降ldB時(shí)，對(duì)應(yīng)此時(shí)的輸人功率，用圖示方法表示是指當(dāng)時(shí)的實(shí)際輸出功率比理想的線形放大器對(duì)應(yīng)的輸出功率小ldB 。

為進(jìn)一步描述線性度。還有一個(gè)指標(biāo)就是增益步長(zhǎng)誤差，表示的是當(dāng)輸人變化單位信號(hào)強(qiáng)度時(shí)輸出是否也變化相同的大小 。

一個(gè)實(shí)際的放大器，由于物理特性和噪聲的影響，當(dāng)輸人電平太小時(shí)不能保持有線性狀態(tài)。因此引人最小輸出電平的概念。通常認(rèn)為輸出比噪聲電平高3dB時(shí)對(duì)應(yīng)的輸人電平為最小輸人電平。放大器的輸出噪聲功率為：P=kTBGF 。

有時(shí)你只聽到故事的一面，通常是負(fù)面的一面。對(duì)無(wú)線技術(shù)產(chǎn)生的射頻場(chǎng)可能產(chǎn)生長(zhǎng)期健康影響的擔(dān)憂在媒體中得到了廣泛的報(bào)道，盡管科學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)的唯一健康效應(yīng)與暴露在非常高場(chǎng)強(qiáng)下的體溫的微小增加有關(guān)。更廣為人知的是，實(shí)驗(yàn)者發(fā)現(xiàn)無(wú)線電波能量的關(guān)鍵頻率可以用來(lái)治療和促進(jìn)健康。

例如，無(wú)線電波被用來(lái)以非侵入性的方式收緊面部皮膚，導(dǎo)致非手術(shù)的“整容”。單極和雙極射頻能量已被證明可以啟動(dòng)膠原合成和收緊皮膚。與激光治療不同的是，RF皮膚療法不會(huì)導(dǎo)致皮膚表層的過(guò)度燒傷，而不像色素脫失的皮膚，這種手術(shù)不會(huì)產(chǎn)生眼睛周圍產(chǎn)生“浣熊效應(yīng)”的危險(xiǎn)。

一些研究人員還發(fā)現(xiàn)，某些頻率的無(wú)線電能量可以促進(jìn)骨骼的愈合，殺死細(xì)菌和病毒，并以多種方式改善健康（其中一些過(guò)程，應(yīng)該指出，仍然需要嚴(yán)格和普遍的科學(xué)方法明確地證實(shí)）。

這篇文章著眼于促進(jìn)治療和健康的RF健康治療技術(shù)，并研究可用于設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng)和成品的組件。所有的部件、數(shù)據(jù)表、教程和開發(fā)包，可以參考這里的Digi-Key網(wǎng)站找到的。

半個(gè)世紀(jì)的探索

關(guān)于射頻治療的文獻(xiàn)記載已經(jīng)有50多年的歷史了。即使特斯拉注意到高頻電磁輻射的有益效果，到目前為止最重要的研究射頻醫(yī)學(xué)用途的研究者是1歲的Royal Raymond Rife先生，他是一位電氣工程師、音樂(lè)家和研究生物，他一生都在研究微生物。由于他發(fā)明了世界上第一臺(tái)病毒顯微鏡，他是第一個(gè)使病毒可見的人。

當(dāng)人們開始用無(wú)線電波轟擊微生物時(shí)，他們開始注意到不同的生物體有共振的電磁頻率。普遍記錄了52個(gè)特定頻率，表明當(dāng)適當(dāng)頻率的一定強(qiáng)度時(shí)，他可以安全地摧毀這些壞細(xì)胞。當(dāng)你發(fā)出一個(gè)聲音在玻璃的共振頻率（并且在足夠高的振幅）時(shí)，它是不可能打破水晶玻璃的。

其他研究人員和科學(xué)家繼續(xù)流行的工作，并增加了名單，現(xiàn)在有250多個(gè)特定頻率的特定微生物，包括細(xì)菌，病毒，霉菌，真菌和酵母。2這種方法是安全的人體細(xì)胞，因?yàn)樗麄冊(cè)诓煌念l率共振。

Rife的大部分作品都被忽略了，并試圖詆毀它。這是不尋常的，因?yàn)橛性S多其他合法但非傳統(tǒng)醫(yī)療方法面臨難以接受的途徑的其他例子。在醫(yī)學(xué)上，諾貝爾獎(jiǎng)得主Barry Marshall博士，3例如，不得不給自己潰瘍治愈他們?cè)卺t(yī)療和制藥行業(yè)使用抗生素會(huì)承認(rèn)，他們的解決方案（抗酸藥）是沒(méi)有好處的。目前接受的治療方法，如針灸、脊椎按摩療法和草藥補(bǔ)充劑，也曾被食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）稱之為“欺騙”。

到目前為止，無(wú)論是FDA還是美國(guó)醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)（AMA）都沒(méi)有批準(zhǔn)流行的頻率發(fā)生器作為合法的醫(yī)療設(shè)備。然而，這項(xiàng)研究仍在繼續(xù)進(jìn)行RF和其他用于醫(yī)療和健康目的的研究，包括研究某些RF和微波頻率如何能夠幫助骨折愈合，減輕疼痛和偏頭痛。射頻神經(jīng)切斷術(shù)是一種承認(rèn)和批準(zhǔn)的臨床程序（見梅奧診所explanation4）減少背部和頸部通過(guò)有針對(duì)性的熱通過(guò)無(wú)線電波產(chǎn)生的疼痛。

癌癥診所也在使用434兆赫超高頻技術(shù)取得進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)刺激頻率應(yīng)用時(shí)，癌細(xì)胞會(huì)發(fā)出與正常細(xì)胞不同的光譜反應(yīng)。據(jù)推測(cè)，腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞具有不同的導(dǎo)電性，和無(wú)線電頻率刺激的影響可以通過(guò)“熒光”癌細(xì)胞。

射頻激勵(lì)機(jī)的設(shè)計(jì)

醫(yī)用RF機(jī)的關(guān)鍵部件包括：初級(jí)射頻振蕩器;混頻器;功率電平控制;調(diào)制、定時(shí)和同步電路;定向能天線或波導(dǎo)。早期實(shí)驗(yàn)機(jī)器使用相對(duì)不穩(wěn)定和漂移的空氣芯LC和RC振蕩器。按照今天的標(biāo)準(zhǔn)，這些又大又貴。現(xiàn)代半導(dǎo)體器件使用多種技術(shù)來(lái)提供更好的解決方案，在非常緊湊的封裝中提供穩(wěn)定的、溫度漂移補(bǔ)償?shù)母哳l振蕩器。

基于聲表面波（SAW）MEMS振蕩器，壓控振蕩器（VCO），和其他一些技術(shù)在固定或可編程頻率可用。在許多情況下，固定的、高度穩(wěn)定的正方形或三角波載波可以通過(guò)模擬或數(shù)字濾波形成正弦波，從而產(chǎn)生純正弦波。

有正弦波振蕩器，可以不用大量的濾波和波形整形。例如，看到真正的基于正弦波crystek cvs575s-500.000是一個(gè)500 MHz的正弦波振蕩器，可用于我們的UHF例機(jī)。振蕩器沒(méi)有子諧波和第二諧波–14 dBc，所以這是一個(gè)干凈的測(cè)試和測(cè)量值得振蕩器。

當(dāng)調(diào)整是必要的，像愛(ài)普生vg-4231ca可控振蕩器和vg-4232ca家庭服務(wù)宗旨。例如，在vg-4231ca 25.0000m-fgrc3是一個(gè)壓控振蕩器以25 MHz。電壓調(diào)諧可以應(yīng)用在普通晶振和VXO式振蕩器供應(yīng)商的產(chǎn)品培訓(xùn)模塊顯示。

此外，射頻時(shí)鐘發(fā)生器和頻率合成器集成電路還可以很好地完成精確頻率步進(jìn)和調(diào)諧的增益。數(shù)字分?jǐn)?shù)分頻器幾乎可以合成任意頻率，與輸入頻率的精度一樣精確。另外，鎖相環(huán)可以乘或除參考頻率低抖動(dòng)和創(chuàng)建多個(gè)同步輸出用于RF階段。

部分像模擬設(shè)備adf4110bruz使用內(nèi)部的PLL成為在RF階段向上和向下轉(zhuǎn)換穩(wěn)定的本地振蕩器。6和13在雙模預(yù)分頻器創(chuàng)建一個(gè)堅(jiān)如磐石的N分頻器組合位計(jì)數(shù)器。數(shù)字控制允許串行總線接口，便于微控制器訪問(wèn)。

注意，在許多精確的情況下，通過(guò)電壓控制微調(diào)可以讓微控制器提供一個(gè)數(shù)字反饋回路來(lái)測(cè)量輸出頻率并微調(diào)它。這可以增加一層保證，防止因環(huán)境條件引起的漂移和變化。

射頻混頻器

還需要RF混頻器以在載波上傳送任何調(diào)制模式。與超聲設(shè)備一樣，超聲波換能器通過(guò)提供頻率調(diào)制的模式來(lái)促進(jìn)愈合，健康應(yīng)用的RF機(jī)也將混合不同頻率的振幅水平。

混頻器也是頻率額定的，幸運(yùn)的是，有混頻器，可用于高達(dá)86 GHz的。

許多攪拌機(jī)，像細(xì)胞upc2758tb-e3-a，是專為特定的波段（這部分宣稱自己是一個(gè)手機(jī)機(jī)）。然而，它的100兆赫到2千兆赫帶寬允許它使用很少的外部元件的各種頻率（圖1）。

圖1：小（SOT363）混頻器使用很少的外部元件，可以放置在靠近射頻放大器的定向治療發(fā)射器。

許多通用部件也一應(yīng)俱全，如模擬設(shè)備ad831apz，適用于UHF頻段的肌肉刺激器。多個(gè)混頻器也可以用來(lái)組合幾種波形模式。而模擬混頻器是更簡(jiǎn)單和更緊湊，數(shù)字多路混合器像德克薩斯儀器上可能需要提供更精確的控制和增加靈活性。

這四個(gè)寬帶上/下轉(zhuǎn)換器是一個(gè)高度集成的，高速四射頻混頻器在數(shù)字領(lǐng)域。它的特點(diǎn)是輸入速率高達(dá)320采樣點(diǎn)/秒使用FIR過(guò)濾和64位并行總線提供需要的支持細(xì)胞，雷達(dá)的吞吐量，和通用應(yīng)用程序。

功率放大器

當(dāng)所有合成信號(hào)被成形并衰減到正確的水平并混合時(shí)，就應(yīng)該在將其應(yīng)用于治療目的之前放大信號(hào)。取決于輸出散熱器、波導(dǎo)或天線，以及取決于射頻信號(hào)的穿透深度，輸出功率控制是必需的，RF放大器可以在這方面有所幫助。

主要部件的選擇將主要基于放大器支持的頻率范圍和功率水平。例如，飛思卡爾mw7ic008nt1是一個(gè)可用的雙匹配功率放大器100 MHz到1 GHz，理想為450 MHz的皮機(jī)前面討論的。它采用內(nèi)部靜態(tài)電流跟蹤溫度補(bǔ)償和電壓偏置，提供兩個(gè)熱穩(wěn)定放大級(jí)（圖2）。

匹配射頻放大器的圖像

圖2：匹配的rf放大器可用于射頻發(fā)射器陣列或直接驅(qū)動(dòng)靠近治療發(fā)射器。內(nèi)部溫度補(bǔ)償操作確保無(wú)有害失控情況發(fā)生。

操作高達(dá)32 V，它提供8 W的輸出功率在一個(gè)低成本的塑料PQFN直接愈合（8毫米×8毫米）封裝。這可以使放大器更靠近發(fā)射器，或者產(chǎn)生一個(gè)發(fā)射陣列來(lái)聚焦射頻能量。

像混頻器，調(diào)制器，濾波器和開關(guān)，射頻功率放大器可以優(yōu)化的關(guān)鍵市場(chǎng)，如2.4 GHz的藍(lán)牙，Wi - Fi，ZigBee，和ANT +，例如。然而，許多通用零件也可以隨意使用。

M / A-COM maap-011027-tr0500也是一個(gè)8瓦的射頻功率放大器，但5.2到5.9 GHz的射頻放大器作為一個(gè)通用的好。兩級(jí)C波段功率放大器可作為大功率脈沖應(yīng)用的輸出級(jí)，其線性增益為20分貝。

同樣的，5到6 GHz hmc407ms8ge ADI放大器采用在其核心的高效率砷化鎵銦鎵磷異質(zhì)結(jié)雙極微波晶體管創(chuàng)造15分貝的匹配50歐姆輸入/輸出放大器，再通用。

在總結(jié)

醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)一些疾病可以通過(guò)使用定向射頻能量來(lái)治療和治愈。已經(jīng)有幾種治療方法證明自己在臨床環(huán)境下審視眼科學(xué)界。隨著這些技術(shù)被接受，我們將在本文中討論的方法上開發(fā)更多的設(shè)備。正如我們已經(jīng)展示的，構(gòu)建這些機(jī)器的組件現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備好了。