225MHz～512MHz 50W功率放大器研制

本放大器模塊的設(shè)計難點是帶寬和高線性功率，因此寬帶匹配技術(shù)是設(shè)計成功的關(guān)鍵。傳輸線變壓器寬帶性能的好壞與傳輸線變壓器的設(shè)計有很大關(guān)系，進行晶體管寬帶匹配之前，首先應(yīng)當(dāng)進行傳輸線變壓器及晶體管匹配電路的設(shè)計。傳輸線變壓器設(shè)計利用傳輸線阻抗變換器來完成高阻的信號源或負載與低阻的功率晶體管輸入端或輸出端之間的阻抗匹配，可以最大限度地利用晶體管本身的帶寬潛能。傳輸線變壓器在設(shè)計使用上有兩點必須注意：一是源阻抗、負載阻抗、傳輸線阻抗的匹配關(guān)系；二是輸入端、輸出端必須在規(guī)定的連接及接地方式下應(yīng)用。功放的寬頻帶一直是困擾設(shè)計者的難題，傳統(tǒng)方法是用傳輸線變壓器通過阻抗變換來匹配頻帶的低端，同時采用低通匹配部分使得頻帶高端的阻抗降低。本技術(shù)利用傳輸線變壓器的等效電感，增加小電容形成一個π型匹配網(wǎng)絡(luò)，兼顧整個頻帶，使得放大器在倍頻程帶寬內(nèi)實現(xiàn)寬帶、高效匹配。

圖2 熱敏電阻補償電路

2.4 仿真結(jié)果

通過仿真計算，采用2個60 W的LDMOS進行推挽工作可以比較容易地實現(xiàn)寬帶工作。運用ADS軟件對放大部分進行仿真，放大器增益和三階互調(diào)仿真結(jié)果如圖3和圖4所示：

圖3 放大器增益仿真結(jié)果

圖4中，每音為43.2 dBm，是考慮放大器后接濾波器、定向耦合器、收發(fā)開關(guān)等插損為2 dB，同時留一些余量。

圖4 放大器三階互調(diào)仿真結(jié)果

3 實驗結(jié)果

為改善輸入駐波比，放大器輸入端加有3dB衰減器，則整個放大器的估算增益為50dB。放大器輸出端由于采用了平衡結(jié)構(gòu)，所以駐波比可得以保證。整個放大器的尺寸為：202 mm×148 mm×29 mm（加控制和定向耦合部分），經(jīng)過調(diào)試得到了十分滿意的結(jié)果，各項指標(biāo)與仿真結(jié)果比較吻合，滿足放大器組件的要求。目前該放大器已經(jīng)小批量生產(chǎn)，性能穩(wěn)定，一致性好。放大器組件三階互調(diào)實測結(jié)果如圖5所示，典型測試結(jié)果如表1所示。表中測試數(shù)據(jù)中輸入電平和電流為整個放大器組件輸出50 W（加后面的波段濾波和收發(fā)開關(guān)，放大器本身的實際輸出功率為80 W）條件下測出的結(jié)果，互調(diào)是雙音間隔0.1 MHz，每個音41dBm條件下測出的結(jié)果。結(jié)果表明，本文設(shè)計的功放在225 MHz～512 MHz寬頻率范圍內(nèi)附加效率和線性達到了37％和-27 dBc。圖6給出了放大器的外形結(jié)構(gòu)。

圖5 放大器三階互調(diào)實測結(jié)果

圖6 放大器的外形結(jié)構(gòu)

表1 UHF頻段功放組件測試記錄

4 結(jié)束語

本功率放大器由放大部分、濾波部分、定向耦合部分及收發(fā)開關(guān)等組成，由于指標(biāo)要求較高，每一部分的設(shè)計和研制都是一個挑戰(zhàn)。我們在短時間內(nèi)完成了滿足設(shè)計指標(biāo)要求的小批量放大器，目前已經(jīng)聯(lián)機使用，性能穩(wěn)定可靠，滿足使用要求。