射頻放大器

射頻功率放大器（RF PA）是各種無線發(fā)射機的重要組成部分。在發(fā)射機的前級電路中，調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號功率很小，需要經(jīng)過一系列的放大一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級，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，但相對頻帶較窄，射頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡作為負載回路。射頻功率放大器可以按照電流導通角的不同，分為甲（A）、乙（B）、丙（C）三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的導通角為360°，適用于小信號低功率放大，乙類放大器電流的導通角等于180°，丙類放大器電流的導通角則小于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。

技術參數(shù)

放大器的主要技術指標：

（1）頻率范圍：放大器的工作頻率范圍是選擇器件和電

路拓撲設計的前提。

（2）增益：是放大器的基本指標。按照增益可以確定放

大器的級數(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)是輸入信號的信噪比 與輸出信號的信噪比的比值，表示信號經(jīng)過放大器后信號質(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)代的無線通信中，射頻設備的使用相當普及，而射頻放大器在設備中起粉至關重要的作用，放大器中有關功率參數(shù)的測t也引起相當?shù)闹匾?，而在實際的研發(fā)生產(chǎn)中對功率參數(shù)的理解和應用存在一定的誤解，下面就一個放大器的特性來說明相關功率參數(shù)的含義和應用 。

在描述一個放大器時，基本的參數(shù)有增益和最大輸出電平（功率）。為對增益有較為準確的描述，引人線性特性的參數(shù)來衡t，通常用ldB壓縮點對應輸人功率和線性垠小輸人電平來表示，兩者之差就是放大器的輸人動態(tài)范圍。對于ldB壓縮點，在GSM直放站標準YD汀952一1998中是這樣描述的：ldB壓縮點輸出功率是指放大器在增益下降ldB時，對應此時的輸人功率，用圖示方法表示是指當時的實際輸出功率比理想的線形放大器對應的輸出功率小ldB 。

為進一步描述線性度。還有一個指標就是增益步長誤差，表示的是當輸人變化單位信號強度時輸出是否也變化相同的大小 。

一個實際的放大器，由于物理特性和噪聲的影響，當輸人電平太小時不能保持有線性狀態(tài)。因此引人最小輸出電平的概念。通常認為輸出比噪聲電平高3dB時對應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 。

有時你只聽到故事的一面，通常是負面的一面。對無線技術產(chǎn)生的射頻場可能產(chǎn)生長期健康影響的擔憂在媒體中得到了廣泛的報道，盡管科學研究中發(fā)現(xiàn)的唯一健康效應與暴露在非常高場強下的體溫的微小增加有關。更廣為人知的是，實驗者發(fā)現(xiàn)無線電波能量的關鍵頻率可以用來治療和促進健康。

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

一些研究人員還發(fā)現(xiàn)，某些頻率的無線電能量可以促進骨骼的愈合，殺死細菌和病毒，并以多種方式改善健康（其中一些過程，應該指出，仍然需要嚴格和普遍的科學方法明確地證實）。

這篇文章著眼于促進治療和健康的RF健康治療技術，并研究可用于設計測試系統(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。

半個世紀的探索

關于射頻治療的文獻記載已經(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)明了世界上第一臺病毒顯微鏡，他是第一個使病毒可見的人。

當人們開始用無線電波轟擊微生物時，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個特定頻率，表明當適當頻率的一定強度時，他可以安全地摧毀這些壞細胞。當你發(fā)出一個聲音在玻璃的共振頻率（并且在足夠高的振幅）時，它是不可能打破水晶玻璃的。

其他研究人員和科學家繼續(xù)流行的工作，并增加了名單，現(xiàn)在有250多個特定頻率的特定微生物，包括細菌，病毒，霉菌，真菌和酵母。2這種方法是安全的人體細胞，因為他們在不同的頻率共振。

Rife的大部分作品都被忽略了，并試圖詆毀它。這是不尋常的，因為有許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)學上，諾貝爾獎得主Barry Marshall博士，3例如，不得不給自己潰瘍治愈他們在醫(yī)療和制藥行業(yè)使用抗生素會承認，他們的解決方案（抗酸藥）是沒有好處的。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，無論是FDA還是美國醫(yī)學協(xié)會（AMA）都沒有批準流行的頻率發(fā)生器作為合法的醫(yī)療設備。然而，這項研究仍在繼續(xù)進行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)切斷術是一種承認和批準的臨床程序（見梅奧診所explanation4）減少背部和頸部通過有針對性的熱通過無線電波產(chǎn)生的疼痛。

癌癥診所也在使用434兆赫超高頻技術取得進展。研究發(fā)現(xiàn)，當刺激頻率應用時，癌細胞會發(fā)出與正常細胞不同的光譜反應。據(jù)推測，腫瘤細胞與正常細胞具有不同的導電性，和無線電頻率刺激的影響可以通過“熒光”癌細胞。

射頻激勵機的設計

醫(yī)用RF機的關鍵部件包括：初級射頻振蕩器;混頻器;功率電平控制;調(diào)制、定時和同步電路;定向能天線或波導。早期實驗機器使用相對不穩(wěn)定和漂移的空氣芯LC和RC振蕩器。按照今天的標準，這些又大又貴?，F(xiàn)代半導體器件使用多種技術來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500 MHz的正弦波振蕩器，可用于我們的UHF例機。振蕩器沒有子諧波和第二諧波–14 dBc，所以這是一個干凈的測試和測量值得振蕩器。

當調(diào)整是必要的，像愛普生vg-4231ca可控振蕩器和vg-4232ca家庭服務宗旨。例如，在vg-4231ca 25.0000m-fgrc3是一個壓控振蕩器以25 MHz。電壓調(diào)諧可以應用在普通晶振和VXO式振蕩器供應商的產(chǎn)品培訓模塊顯示。

此外，射頻時鐘發(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和調(diào)諧的增益。數(shù)字分數(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和創(chuàng)建多個同步輸出用于RF階段。

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

注意，在許多精確的情況下，通過電壓控制微調(diào)可以讓微控制器提供一個數(shù)字反饋回路來測量輸出頻率并微調(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。與超聲設備一樣，超聲波換能器通過提供頻率調(diào)制的模式來促進愈合，健康應用的RF機也將混合不同頻率的振幅水平。

混頻器也是頻率額定的，幸運的是，有混頻器，可用于高達86 GHz的。

許多攪拌機，像細胞upc2758tb-e3-a，是專為特定的波段（這部分宣稱自己是一個手機機）。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俱全，如模擬設備ad831apz，適用于UHF頻段的肌肉刺激器。多個混頻器也可以用來組合幾種波形模式。而模擬混頻器是更簡單和更緊湊，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。

這四個寬帶上/下轉換器是一個高度集成的，高速四射頻混頻器在數(shù)字領域。它的特點是輸入速率高達320采樣點/秒使用FIR過濾和64位并行總線提供需要的支持細胞，雷達的吞吐量，和通用應用程序。

功率放大器

當所有合成信號被成形并衰減到正確的水平并混合時，就應該在將其應用于治療目的之前放大信號。取決于輸出散熱器、波導或天線，以及取決于射頻信號的穿透深度，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是一個可用的雙匹配功率放大器100 MHz到1 GHz，理想為450 MHz的皮機前面討論的。它采用內(nèi)部靜態(tài)電流跟蹤溫度補償和電壓偏置，提供兩個熱穩(wěn)定放大級（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)射器陣列或直接驅動靠近治療發(fā)射器。內(nèi)部溫度補償操作確保無有害失控情況發(fā)生。

操作高達32 V，它提供8 W的輸出功率在一個低成本的塑料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)生一個發(fā)射陣列來聚焦射頻能量。

像混頻器，調(diào)制器，濾波器和開關，射頻功率放大器可以優(yōu)化的關鍵市場，如2.4 GHz的藍牙，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通用的好。兩級C波段功率放大器可作為大功率脈沖應用的輸出級，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

醫(yī)學發(fā)現(xiàn)一些疾病可以通過使用定向射頻能量來治療和治愈。已經(jīng)有幾種治療方法證明自己在臨床環(huán)境下審視眼科學界。隨著這些技術被接受，我們將在本文中討論的方法上開發(fā)更多的設備。正如我們已經(jīng)展示的，構建這些機器的組件現(xiàn)在已經(jīng)準備好了。