一種全新高功率線性功率放大器的設(shè)計(jì)
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4 150W功率放大器的設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的功率放大器工作頻段是20-100MHz，要實(shí)現(xiàn)150W的輸出功率，并且其效率是可以接受的，也具備很良好的穩(wěn)定性，功率放大器是通過(guò)級(jí)聯(lián)晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)的，采用驅(qū)動(dòng)級(jí)功放和功率合成級(jí)來(lái)達(dá)到輸出150W的輸出功率。驅(qū)動(dòng)級(jí)功放管是Semelab Inc.’s D1013UK。末級(jí)采用的是D1030UK晶體管的推挽電路來(lái)實(shí)現(xiàn)150W的功率輸出，并采用9：1巴倫。在功率放大器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用Agilent ADS不斷仿真和優(yōu)化，以得到符合要求的功率放大器，圖3是進(jìn)行多次仿真優(yōu)化的電路圖。
圖4是經(jīng)過(guò)仿真已經(jīng)測(cè)量得到的最后最終結(jié)果。由圖4可以看出，該功率放大器的工作頻段為20-100MHz，在該頻段內(nèi)，輸出功率大于150W,增益比較平坦，并且增益大于34dB，功率附加效率大于33%。穩(wěn)定性的考慮是功率放大器設(shè)計(jì)所面臨的一個(gè)很重要而困難的問(wèn)題，特別在寬帶功率放大器的設(shè)計(jì)中更加突出，功率放大器的輸出與50歐姆的負(fù)載匹配得到穩(wěn)定工作比較容易，但是負(fù)載有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)失配。通常功率放大器的輸出端直接與天線相連，但是由于一般天線也不會(huì)有比較完美的VSWR特性，通常不穩(wěn)定性發(fā)生在較低的頻率并且功率增益較大的情況下。本文的設(shè)計(jì)中，用降低低頻時(shí)的功率大小，來(lái)改善放大器的穩(wěn)定性，這里采用了直流反饋和漏門級(jí)負(fù)反饋來(lái)降低輸出低頻段的功率，進(jìn)而改善放大器的穩(wěn)定性，通過(guò)仿真可以得到該功率放大器工作是穩(wěn)定的。
圖3 20-100MHz 150W線性功率放大器模型電路
圖4 150W功率放大器的測(cè)量結(jié)果
5 結(jié)論
功率放大器是發(fā)射機(jī)設(shè)備中至關(guān)重要的一個(gè)部件，并且寬帶功率放大器的應(yīng)用也非常的廣泛。本文在比較了傳統(tǒng)的變壓器和傳輸線的變壓器的基礎(chǔ)下，選擇傳輸線變壓器網(wǎng)絡(luò)來(lái)設(shè)計(jì)功率放大器，實(shí)現(xiàn)了20-100MHz的工作頻率，150W輸出功率的線性放大器，通過(guò)多次仿真和結(jié)果的測(cè)量，設(shè)計(jì)出了增益平坦度好和穩(wěn)定性好的功率放大器。本文設(shè)計(jì)的150W輸出功率的線性功率放大器可以作為千瓦級(jí)功率放大器并聯(lián)結(jié)構(gòu)的功放模塊，實(shí)現(xiàn)更大的功率輸出。
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評(píng)論