功放非线性-实战分享说说忽略的细节

最近部门功放工程师在调试功放，设计的要求不高，谐波抑制50dBc，一般而言，功放饱和输出谐波差不多也有15左右的抑制。所以谐波滤波器要求40dBc也就够了，这个对于滤波器的设计难度也不大，但是一周多了，功放工程师就卡住在那里动不了，谐波抑制始终在45dBc左右，怎么调也调不好。

方案设计很简单

功放+开关+滤波器+开关

1.可能大家第一步都会分析，谐波滤波器的抑制不够；第一步也是这么要求他做的，设计的谐波滤波器抑制已经达到了60dBc了。按照逻辑分析，50dBC的抑制很容易实现。但是还是卡在45dBc

2.隔离问题

第二步，怀疑的方向是隔离，一是开关隔离，二是多级滤波器之间的隔离。方案的设计可以看到的是二级开关，单个开关隔离一般也能做到30dBc左右，所以排除开关问题。二是多段滤波器之间的隔离不够引起的串扰。经分析排除。

3.TVS二极管

功放工程师束手无策，调整了功放的线性，将功放谐波降到20，但是天线口的谐波依然没有改善，完全没有方向了···

最后检查原理图发现电路中有一个二极管——TVS二极管。

大家都很容易忽略这个细节，TVS二极管一般作为电路防护，保护电路免受高压击穿。但是二极管是一个典型的非线性器件，二极管的非线性特性会导致输入信号在经过放大或者限幅后，产生新的频率成分，这些频率成分称为谐波。

通过排查，功放的谐波经过TVS限幅产生了二次、三次非线性谐波。

TVS（Transient Voltage Suppressors），即瞬态电压抑制器，又称雪崩击穿二极管。TVS 有单向与双向之分，单向TVS一般适用于直流电路，双向TVS一般适用于交流电路中，其实双向也可以用于直流电路之中。

TVS管的工作原理：

TVS管在电路中一般工作于反向截止状态，不影响电路的任何功能，当两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度（最高达1/(10^12)秒）使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。干扰脉冲过去后，TVS又转入反向截止状态。由于在反向导通时，其箝位电压低于电路中其它器件的最高耐压，因此起到了对其它元器件的保护作用。

射频工程师在设计电路的时候通常不会忽略TVS管的结电容对电路的影响，但是很少有注意到TVS管产生的非线性，射频是一个细节决定成败的工作，往往很多困局都是有很小的细节决定的，这些细节又是需要理论功底与经验积累的去发现。