有关电磁兼容试验用功率放大器的分类详解

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电磁兼容试验用功率放大器的分类

摘要：介绍了电磁兼容试验用功率放大器及分类，包括行波管功率放大器、固态功率放大器、A类/B类/AB类/D类功率放大器、音频功率放大器、低噪声功率放大器和空间合成功率放大器。

电磁兼容试验用功率放大器，包括CS101/RS101/CS109用的音频功率放大器，CS114用射频功率放大器，RS103用射频功率放大器和微波功率放大器，RE102用低噪声功率放大器。下面介绍功率放大器的分类，包括电子管功率放大器、固态功率放大器、A类功率放大器、B类功率放大器、AB类功率放大器、D类功率放大器、音频功率放大器、低噪声功率放大器和空间合成功率放大器。

电子管功率放大器和固态功率放大器

按功率放大器**放管的类型不同，可以分为电子管功率放大器（高频段为行波管功率放大器）、晶体管功率放大器（固态功率放大器）。行波管中的电子是在真空中运动，在电场加速下可以达到很高的漂移速度；而晶体管中的电子是在固体中运动，*大的漂移速度也只能是接近其热运动速度。从高频大功率性能来说，真空管具有一定的优越性，它的功耗、体积和使用方便性等许多方面却远远不如晶体管。

A类、B类、AB类和D类功率放大器

按功率放大器**放管的导电方式不同，可以分为A类功率放大器（又称甲类）、B类功率放大器（又称乙类）、AB类功率放大器（又称甲乙类）和D类功率放大器（又称丁类）。

• (1)A类功率放大器是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。A类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。

• (2)B类功率放大器是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。

• (3)AB类功率放大器界于A类和B类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。AB类放大有效解决了B类放大器的交越失真问题，效率也比A类放大器高。

• (4) D类功率放大器也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具有效率高，体积小的优点。

音频功率放大器

D类音频放大器采用脉宽调制(PWM)信号而不是AB类放大器通常采用的线性信号，这里的PWM信号涵盖了音频信号以及PWM开关频率与谐波，为非线性信号。D类音频放大器比AB类音频放大器效率高得多，因为输出级的MOSFET管可从极高阻抗转变为极低阻抗，从而在作用区的操作时间只有几个ns。利用上述技术原理，输出级的损耗率变得极低。非线性的D类音频放大器具有效率高、发热少、功耗低等优点。D类音频放大器存在EMI电磁干扰的缺点，尤其是价格较高，线性的AB类音频放大器是低噪声放大器，拥有低成本优势。

低噪声功率放大器

低噪声放大器是噪声系数很低的放大器，用作接收机的高频前置放大器。在放大小信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。

空间合成功率放大器

随着对功率放大器的功率要求越来越大，一般是采用单个功率晶体管研制出基本功放模块后，再用多个基本模块利用功率分配/合成网络，合成出较大功率的功率放大器，也就是功率合成的电路技术。采用常规的电路技术进行功率合成，其合成功率的大小是比较有限的，它受功率晶体管的特性、分配/合成网络的损耗等制约，其合成效率一般不会太高。除功率合成的电路技术外，另一种能合成出更大功率的方法，是利用多套功率放大器单元和多个定向天线设备，使电磁波信号在空间进行迭加，也就是常说的空间功率合成技术，空间功率合成仿真示意图如图1所示。

 图1  空间功率合成仿真示意图

目前，在行波管功率放大器、固态功率放大器、音频功率放大器、低噪声功率放大器和空间合成功率放大器等电磁兼容领域用功率放大器，国内都有厂家在研制、生产和销售。