浅析射频放大器下的射频能量的简单应用

　　射频放大器

　　射频功率放大器（RF PA）是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。

　　分类及用途

　　射频功率放大器的工作频率很高，但相对频带较窄，射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。射频功率放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲（A）、乙（B）、丙（C）三类工作状态。甲类放大器电流的导通角为360°，适用于小信号低功率放大，乙类放大器电流的导通角等于180°，丙类放大器电流的导通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作状态，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。射频功率放大器大多工作于丙类，但丙类放大器的电流波形失真太大，只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然接近于正弦波形，失真很小。

　　技术参数

　　放大器的主要技术指标：

　　（1）频率范围：放大器的工作频率范围是选择器件和电

　　路拓扑设计的前提。

　　（2）增益：是放大器的基本指标。按照增益可以确定放

　　大器的级数和器件类型。G（db）=10log（Pout/Pin）=S21（dB）

　　（3）增益平坦度和回波损耗

　　VSWR《2.0orS11，S22《-10dB

　　（4） 噪声系数：放大器的噪声系数是输入信号的信噪比 与输出信号的信噪比的比值，表示信号经过放大器后信号质量的变坏程度。NF（dB）=10log［（Si/Ni）/（So/No）］

　　射频放大器的功率参数

　　现代的无线通信中，射频设备的使用相当普及，而射频放大器在设备中起粉至关重要的作用，放大器中有关功率参数的测t也引起相当的重视，而在实际的研发生产中对功率参数的理解和应用存在一定的误解，下面就一个放大器的特性来说明相关功率参数的含义和应用 。

　　在描述一个放大器时，基本的参数有增益和最大输出电平（功率）。为对增益有较为准确的描述，引人线性特性的参数来衡t，通常用ldB压缩点对应输人功率和线性垠小输人电平来表示，两者之差就是放大器的输人动态范围。对于ldB压缩点，在GSM直放站标准YD汀952一1998中是这样描述的：ldB压缩点输出功率是指放大器在增益下降ldB时，对应此时的输人功率，用图示方法表示是指当时的实际输出功率比理想的线形放大器对应的输出功率小ldB 。

　　为进一步描述线性度。还有一个指标就是增益步长误差，表示的是当输人变化单位信号强度时输出是否也变化相同的大小 。

　　一个实际的放大器，由于物理特性和噪声的影响，当输人电平太小时不能保持有线性状态。因此引人最小输出电平的概念。通常认为输出比噪声电平高3dB时对应的输人电平为最小输人电平。放大器的输出噪声功率为：P=kTBGF 。

　　

　　有时你只听到故事的一面，通常是负面的一面。对无线技术产生的射频场可能产生长期健康影响的担忧在媒体中得到了广泛的报道，尽管科学研究中发现的唯一健康效应与暴露在非常高场强下的体温的微小增加有关。更广为人知的是，实验者发现无线电波能量的关键频率可以用来治疗和促进健康。

　　例如，无线电波被用来以非侵入性的方式收紧面部皮肤，导致非手术的“整容”。单极和双极射频能量已被证明可以启动胶原合成和收紧皮肤。与激光治疗不同的是，RF皮肤疗法不会导致皮肤表层的过度烧伤，而不像色素脱失的皮肤，这种手术不会产生眼睛周围产生“浣熊效应”的危险。

　　一些研究人员还发现，某些频率的无线电能量可以促进骨骼的愈合，杀死细菌和病毒，并以多种方式改善健康（其中一些过程，应该指出，仍然需要严格和普遍的科学方法明确地证实）。

　　这篇文章着眼于促进治疗和健康的RF健康治疗技术，并研究可用于设计测试系统和成品的组件。所有的部件、数据表、教程和开发包，可以参考这里的Digi-Key网站找到的。

　　半个世纪的探索

　　关于射频治疗的文献记载已经有50多年的历史了。即使特斯拉注意到高频电磁辐射的有益效果，到目前为止最重要的研究射频医学用途的研究者是1岁的Royal Raymond Rife先生，他是一位电气工程师、音乐家和研究生物，他一生都在研究微生物。由于他发明了世界上第一台病毒显微镜，他是第一个使病毒可见的人。

　　当人们开始用无线电波轰击微生物时，他们开始注意到不同的生物体有共振的电磁频率。普遍记录了52个特定频率，表明当适当频率的一定强度时，他可以安全地摧毁这些坏细胞。当你发出一个声音在玻璃的共振频率（并且在足够高的振幅）时，它是不可能打破水晶玻璃的。

　　其他研究人员和科学家继续流行的工作，并增加了名单，现在有250多个特定频率的特定微生物，包括细菌，病毒，霉菌，真菌和酵母。2这种方法是安全的人体细胞，因为他们在不同的频率共振。

　　Rife的大部分作品都被忽略了，并试图诋毁它。这是不寻常的，因为有许多其他合法但非传统医疗方法面临难以接受的途径的其他例子。在医学上，诺贝尔奖得主Barry Marshall博士，3例如，不得不给自己溃疡治愈他们在医疗和制药行业使用抗生素会承认，他们的解决方案（抗酸药）是没有好处的。目前接受的治疗方法，如针灸、脊椎按摩疗法和草药补充剂，也曾被食品药品监督管理局（FDA）称之为“欺骗”。

　　到目前为止，无论是FDA还是美国医学协会（AMA）都没有批准流行的频率发生器作为合法的医疗设备。然而，这项研究仍在继续进行RF和其他用于医疗和健康目的的研究，包括研究某些RF和微波频率如何能够帮助骨折愈合，减轻疼痛和偏头痛。射频神经切断术是一种承认和批准的临床程序（见梅奥诊所explanation4）减少背部和颈部通过有针对性的热通过无线电波产生的疼痛。

　　癌症诊所也在使用434兆赫超高频技术取得进展。研究发现，当刺激频率应用时，癌细胞会发出与正常细胞不同的光谱反应。据推测，肿瘤细胞与正常细胞具有不同的导电性，和无线电频率刺激的影响可以通过“荧光”癌细胞。

　　射频激励机的设计

　　医用RF机的关键部件包括：初级射频振荡器;混频器;功率电平控制;调制、定时和同步电路;定向能天线或波导。早期实验机器使用相对不稳定和漂移的空气芯LC和RC振荡器。按照今天的标准，这些又大又贵。现代半导体器件使用多种技术来提供更好的解决方案，在非常紧凑的封装中提供稳定的、温度漂移补偿的高频振荡器。

　　基于声表面波（SAW）MEMS振荡器，压控振荡器（VCO），和其他一些技术在固定或可编程频率可用。在许多情况下，固定的、高度稳定的正方形或三角波载波可以通过模拟或数字滤波形成正弦波，从而产生纯正弦波。

　　有正弦波振荡器，可以不用大量的滤波和波形整形。例如，看到真正的基于正弦波crystek cvs575s-500.000是一个500 MHz的正弦波振荡器，可用于我们的UHF例机。振荡器没有子谐波和第二谐波–14 dBc，所以这是一个干净的测试和测量值得振荡器。

　　当调整是必要的，像爱普生vg-4231ca可控振荡器和vg-4232ca家庭服务宗旨。例如，在vg-4231ca 25.0000m-fgrc3是一个压控振荡器以25 MHz。电压调谐可以应用在普通晶振和VXO式振荡器供应商的产品培训模块显示。

　　此外，射频时钟发生器和频率合成器集成电路还可以很好地完成精确频率步进和调谐的增益。数字分数分频器几乎可以合成任意频率，与输入频率的精度一样精确。另外，锁相环可以乘或除参考频率低抖动和创建多个同步输出用于RF阶段。

　　部分像模拟设备adf4110bruz使用内部的PLL成为在RF阶段向上和向下转换稳定的本地振荡器。6和13在双模预分频器创建一个坚如磐石的N分频器组合位计数器。数字控制允许串行总线接口，便于微控制器访问。

　　注意，在许多精确的情况下，通过电压控制微调可以让微控制器提供一个数字反馈回路来测量输出频率并微调它。这可以增加一层保证，防止因环境条件引起的漂移和变化。

　　射频混频器

　　还需要RF混频器以在载波上传送任何调制模式。与超声设备一样，超声波换能器通过提供频率调制的模式来促进愈合，健康应用的RF机也将混合不同频率的振幅水平。

　　混频器也是频率额定的，幸运的是，有混频器，可用于高达86 GHz的。

　　许多搅拌机，像细胞upc2758tb-e3-a，是专为特定的波段（这部分宣称自己是一个手机机）。然而，它的100兆赫到2千兆赫带宽允许它使用很少的外部元件的各种频率（图1）。

　　图1：小（SOT363）混频器使用很少的外部元件，可以放置在靠近射频放大器的定向治疗发射器。

　　许多通用部件也一应俱全，如模拟设备ad831apz，适用于UHF频段的肌肉刺激器。多个混频器也可以用来组合几种波形模式。而模拟混频器是更简单和更紧凑，数字多路混合器像德克萨斯仪器上可能需要提供更精确的控制和增加灵活性。

　　这四个宽带上/下转换器是一个高度集成的，高速四射频混频器在数字领域。它的特点是输入速率高达320采样点/秒使用FIR过滤和64位并行总线提供需要的支持细胞，雷达的吞吐量，和通用应用程序。

　　功率放大器

　　当所有合成信号被成形并衰减到正确的水平并混合时，就应该在将其应用于治疗目的之前放大信号。取决于输出散热器、波导或天线，以及取决于射频信号的穿透深度，输出功率控制是必需的，RF放大器可以在这方面有所帮助。

　　主要部件的选择将主要基于放大器支持的频率范围和功率水平。例如，飞思卡尔mw7ic008nt1是一个可用的双匹配功率放大器100 MHz到1 GHz，理想为450 MHz的皮机前面讨论的。它采用内部静态电流跟踪温度补偿和电压偏置，提供两个热稳定放大级（图2）。

　　匹配射频放大器的图像

　　

　　图2：匹配的rf放大器可用于射频发射器阵列或直接驱动靠近治疗发射器。内部温度补偿操作确保无有害失控情况发生。

　　操作高达32 V，它提供8 W的输出功率在一个低成本的塑料PQFN直接愈合（8毫米×8毫米）封装。这可以使放大器更靠近发射器，或者产生一个发射阵列来聚焦射频能量。

　　像混频器，调制器，滤波器和开关，射频功率放大器可以优化的关键市场，如2.4 GHz的蓝牙，Wi - Fi，ZigBee，和ANT +，例如。然而，许多通用零件也可以随意使用。

　　M / A-COM maap-011027-tr0500也是一个8瓦的射频功率放大器，但5.2到5.9 GHz的射频放大器作为一个通用的好。两级C波段功率放大器可作为大功率脉冲应用的输出级，其线性增益为20分贝。

　　同样的，5到6 GHz hmc407ms8ge ADI放大器采用在其核心的高效率砷化镓铟镓磷异质结双极微波晶体管创造15分贝的匹配50欧姆输入/输出放大器，再通用。

　　在总结

　　医学发现一些疾病可以通过使用定向射频能量来治疗和治愈。已经有几种治疗方法证明自己在临床环境下审视眼科学界。随着这些技术被接受，我们将在本文中讨论的方法上开发更多的设备。正如我们已经展示的，构建这些机器的组件现在已经准备好了。