高效RF功率放大器优化策略

信号源自身通常无法提供足够的输出电平。所以将需要一个功率放大器来增加输出电平。所需要的输出功率取决于必须在EUT位置所建立的场强以及所使用的换能器的特征。在使用天线作为换能器的条件下，除了无线系数以外，一个无线还需要由在规定距离上所能提供的给定场强所要求的功率来表征。这个参数既可以通过直接做出规定也可以通过无线增益来确定。无线增益、馈入天线的功率以及远场的场强三者之间的关系可以由下式表述：

Pt=（r×E）2/（30×G）这里，

Pt——天线的输入功率，单位为W；

r——远场位置与天线间的距离，单位为m；

E——在距离r上的场强。单位为V/m；

G——全方向上的数值天线增益[反对数log（G_dB/10）]。

一个宽带天线的增益将会随着频率的改变而变化。因此，对一个给定场强所要求的功率也会随频率的改变而变化。图4-4-13所显示的是在距离为3m上，要求一个10V/m的未调制场强情况下，随着从图中曲线可以清楚看到，在频率较高时所需要的功率也就较小。这是因为天线的对数周期单元具有较高的增益的缘故。我们还可以清楚地看到，在频率低于80MHz时，双锥形单元所要求的功率会急剧增加。其部分原因是所取的用于辐射抗扰度测试的最低频率就为80MHz。虽然后继研制的宽带天线已改善了这种状况。

功率输出与带宽之间的函数关系是选择功率放大器的最重要的参数。它在很大程度上决定了功率放大器的成本。现今，可供选用的功率放大器不仅能够完全覆盖80～1000MHz的频率范围，而且还可以针对特定的天线和所要求的场强进行最佳化。请读者注意的是，除非天线处在最佳匹配状态，馈送到天线的功率（净功率）并不等于由放大器所提供的（输出）功率。特别是在实际应用中，要求天线处在最佳匹配状态是不切实际的。事实上也做不到。在高电压驻波比（VSWR）的情况下（比如，工作在70MHz以下的一个双锥形或标准双对数天线）将会将大部分放大器提供的功率反射回放大器。这时不仅效率低下，而且还会对放大器造成损坏。估计到在较大距离上或要求较高电平的测试需要，EN61000-4-3要求的调制度为80%。它与非调制时的要求相比，对瞬间功率的要求增加系数为5.1dB（即，3.24或1.8²倍）。图4-4-14显示了上述这个情况，并对这个值的得出做了简单计算。

图4-4-13 双对数天线根据频率不同所要求的功率也不同(www.xing528.com)

图4-4-14 调幅波与非调幅波（连续波）

假如系统采用其他类型的换能器，诸如TEM室或带状线而不是一组天线，那么对一个给定的场强所要求的功率输出要低得多。因此这里在要对所使用的换能器类型和放大器输出功率之间直接做出权衡，以取得最佳的效价比折中方案。

在对一个功率放大器制定技术规范时，还应该考虑到下列的因素：

1）线性度：RF抗扰度测试允许某种程度的失真，但不应超过所规定的失真度要求。因为这些失真会以测试频率的谐波出现并可能造成EUT的虚假响应。根据标准所规定的，失真产物相对载波应至少为-15dB。

2）强度（坚实度）：放大器应有能力在满功率条件下继续运行。既不允许自身停止运行也不允许进入无穷的电压驻波比状态，也就是说不允许存在一个开路或短路负载。要知道，测试天线从来都不是十全十美的，测试工程师的工作实践也是如此！

3）功率增益：在整个频段内以及在具有一定的安全裕度条件下，从一个预定的输入信号电平必须能够获得放大器的满功率输出。

4）可靠性和可维修性：在一个典型的测试措施中，有些放大器往往会处在测试或维修人员无法接近的位置。但当它们出现故障时，必须又要有某种程度的保证，可以通过各种途径迅速修复它们。