UHF宽带线性功率放大器设计

UHF宽带线性功率放大器设计

第2卷第 1期 8 0 20年 1 06 0月

现代雷达Mo e a a dr R dr n

V l2 N . o. 8 o 1 0

O t e 20 c br 6 o 0

U F宽带线性功率放大器设计’ H张晓，超‘ 发’王，袁乃昌，’万志坤 2(.国防科技大学电子科学与工程学院，长沙407;江南遥感研究所，上海 203) I 103 . 2 046[ 摘要l针对电磁环境模拟器应用设计了一个全固态U F H波段多级宽带线性高功率放大器。驱动放大器工作在 A类，末级放大器以三个 A B类功放模块频域分段覆盖工作频段，通过控制 P I N开关切换。末级输出接低通滤波器改善谐波。实测从40 z 1 M z功放的1压缩点功率为2 W(4 )二次谐波低于一 0, 0 M一 20, H 5 H d B 5 4 dm, B 4 dc输出功率在3 d m B 8 B

时双音测试三阶交调( 3优于一4 o 1 ) M 4 dc B【 超高频；关键词】功率放大器；线性宽带；中图分类号： 5 T 45 N文献标识码： A

D s n a F od n Lna P e A li ad er w r pfr eg o U B ab i f H r i o m ieZA G oa W N Ca, N -a ' N - n g,A Ziu H N X -' A G o Y A Nih W hk g i f, a h ' U ac n(. co oEe r iS e e Tcnl y N D, ns 407, h a i c ad ho g, U T Cag a 03 Ci ) 1 Sho f co c n n e o l l tn c h h 1 n (. g n o Snn I t t S nhi046 Ci ) aga203, h a 2 Jnn Rmt esg i e h i a e e i n t, a su n【br t A tte ba a le hh eapf (A idief t a l t aaeco Asa] mlsgU F d n ia i p r le P ) eg d h pi i s lt- tc uia H r b d r o m ir - o n g w i s n o e c o n r s r p a n em gec in et lo Te e leoe t ic s A. h ot t l eicm o d h e s B - ant evom

ns u t. dv a pfr re n s Te p a pfr o ps ot e c sA a i nr i ar h r m i p a s l - m i i a u u m i s e f l - m i r a pfrwi c et wo bn b s m nad s m n c b sihd PN t s Te s e r u s w t le h h r hl ad e et t e et a e t e b I sih. m a r e l h s i s c o h i v e e y g n h g s e n w c y w c h e u d t h s o e 1 c p so pi ot P iaot d m W t 2d m n ibl一 0 ad 3d e ie ou tn d o r s n n f A bu4 B (5,h n hroi s o 4 d n t r o r r dli B e i o t h m e s 4 2 ) e a c e w B h e r n m ao d t t h a B 2 t e t B u u n s e e r 0 H o 5 H o d t i ( )s ee t n一 4 c oe a3 dm pt it wo bn fm 0 z 20 z io o I3 ibtr 4 d (-n tt 8 ot ) h hl ad 4 M t1 M . sr n t M

【 e w r] U F pwr le; abn; at s ; e a pfr bodad lery K y d o H o mi i r i i n

0引言电磁环境模拟器是大型电子设备外场测试装置， 为电子设备外场测试提供准确、复杂的空间通信信号电磁环境。电磁环境模拟器需要模拟宽带信号和多载波信号，因而对发射机的功率放大器的工作带宽、输出功率、非线性特性等指标都有很严格的要求。特别是功放的交调产物，由于不能用滤波器滤除，对发射机输出频谱会有严重影响。

响，最主要的是驱动放大器和末级功率放大器。 其中驱动放大器选用砷化镶场效应管(as ) GA FT作为放大管， E采用：参数方法近似设计。末级功率放大器选用增强型

LM S D O大功率场效应管作为放大管，利用管子的非线性模型，采用谐波平衡法仿真。两级放大器均用通用微波

C D软 A件进行整体电路优化设计。

1功放系统设计电 磁环境模拟器对功率放大器的主要指标要求如

微波功率放大器设计关键在于其

输人输出匹配电 路。功放匹配电路的设计可以采用近似线性设计的动

态阻配、抗匹大信号：参数方法仿真仁，’也可以]用谐波平衡法等非线性方法仿真〔。’设计宽带线性功率放〕大器时，必须在放大器的带宽、输出功率和非线性等指标之间折中，这种情况下利用器件的非线性模型，采用叫线性的方法仿真计算才容易达到理想效果。卜本文针对电 磁环境模拟器应用设计了一个宽带高线性功率放大系统。功放的各部件都对输出的非线性有影收稿日 2 6 6 2 期： 0- - 0 02修订日 20- -期： 6 91 00 7

下：工作频带；0 z 1 M z 4 M一 2 H, 0 H 5 0瞬时带宽>0 z 6M; H输人功率一0;压缩点输出 1dml B d B功率PB W(,>5 4,2 4 dm B),二次谐波<一4 dc输出 0;功率为 3 dm dt B 8 (,I B P B !]退6 ) d时的三阶交调( 3<一4 dc B 1 ) M 0 o B 11功放组成及工作原理 .线性功放设计的关键在于其交调指标。为分析三 阶交调特性，忽略放大器的记忆性，则其传输特性可用

3阶泰勒公式近似〔’’〕一

UHF宽带线性功率放大器设计

现代雷达

2 8卷

V ( K〔n ) K〔n )2 K[n )’ )二， it+ 2 it〕+, it〕 .t v(〕 v( v(式中：. t为功放的输出电压；n V, ) . ( v() it为功放的输人

() I

电压。当输人为音信号， i AC(t CWt双即。= S, 2 2 n OJ+ S, A O时，除了放大的信号的频率分量。和W, 1 2放大器还将

产生在带内交落频三阶调分量2。。和22。, (一 2 (一， o ) 1令A二 2,, A=代人式()可计算得 A 1,! j=—= A一 M

, . _

3 J K,,

( )乙

,、 .

图 1功放系统组成框图

4人(

式中I3 M即三阶交调。三阶交调分量一般无法用滤波器滤掉，必须通过选择合适的放大器件和设计适当的匹配电路。由式( ) 2可以看出，功放的输人功率增

加3, d其三阶交调则变坏6。 B d这个关系可用来推 B算器件手册给出的参数是否满足设计要求。

根据总体指标要求， 功放的总增益为5 d。在 4 BUF H波段一般的 2 W功放单级增

益为 1 d 2 5 5 0 B一 d, B所以必须多级放大级联。级联放大器的推动级对

12驱动放大器设计 .驱动放大器级放大器首先要有足够的带宽、 增益和输出功率以驱动末级功放，同时还要有足够高的线性度不至于对系统的交调、谐波产生影响。由式( ) 4,为使驱动级对总体的交调指标影响小于 1, d在输出 B回退 6 d B的测试条件下， I3其 M应小于一 3 c 5 d。主 B要采取了两种措施保证其线性度：) 1驱动放大工作在

A类。 A类放大器的线性度最好，不会引人大的失真。同时工作在 A类的功率场效应管一般输人输出阻抗Q值较低，易于宽带匹配；) 2选用输出功率大于所需功率的高线性 GA功率放大管采取冗余设计。 as驱动放大的增益应为4 d, 0输出功率1 B W。因而设计成三级放大器，前两级放大管选用 H公司的 1 P W A F T第三级选用 5 GA F T G s, a E W s。放大器的 a E匹配电路采用微带线和高 Q值陶瓷电容的半集总电

最后输出的交贡三阶调的献可按下式计算〔’〕

d 3 B) 0[ Ib d) ) 1g+0(碧(r 3 I ( c二 1I 1 f r1 Md ! M i ( i v e式中： M是由于驱动放大器的I3 d 3 I M引人的功放输出

I3 M的变化量； 3 v ) I3 a) I (re和 M (nl分别表示驱 M d r i i f动放大器和末级放大器的 I3 dc。由式( ) M (B ) 3不难得出

I ( v二M n) 2g0 1( i) I伍a一0(等一〕 ) M de 3 r 3 l 11 r 4式() 4可用来计算多级功率放大器各级的交调指标，综合设计各级放大器。

路形式，前两级仿真用s参数近似GA FT as的特性， E第三级输出采用了负载线的近似设计方法t,在’然后 1实验中调整输出匹配电路。实际测得输出2 dm 4 B时，驱动放大器的 I3 M小于一 0, 6 dc基本不影响系统 B的输出频谱。 13末级功率放大器设计 .末级功放是设计重点。末级 …… 此处隐藏：8433字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……