UHF平衡式宽带20W功率放大器

报道了一款自主设计并研制成功的UHF频段宽带大功率放大器,采用PCB工艺实现了基于LANGE耦合器的平衡放大结构. 通过调整耦合端和直通端的谐振支路,在损耗与对称性之间折衷,LANGE耦合器的性能得到极大改善,满足了平衡电路的要求. 由此LANGE耦合器构成的平衡功率放大器在1.35~

第２９卷　第２期２００８年２月

半　导　体　学　报

犑犗犝犚犖犃犔犗犉犛犈犕犐犆犗犖犇犝犆犜犗犚犛

犞狅犾．２９　犖狅．２

，２００８犉犲犫．

犝犎犉平衡式宽带２０犠功率放大器

黄清华　郝明丽　王宇晨　张宗楠　刘训春

（中国科学院微电子研究所，北京　１）０００２９

摘要：报道了一款自主设计并研制成功的犝犎采用犘犉频段宽带大功率放大器，犆犅工艺实现了基于犔犃犖犌犈耦合器的平衡放大结构．通过调整耦合端和直通端的谐振支路，在损耗与对称性之间折衷，满足犔犃犖犌犈耦合器的性能得到极大改善，了平衡电路的要求．由此犔增益≥４输出功率≥犃犖犌犈耦合器构成的平衡功率放大器在１３５～１８５犌犎狕频率范围内，３犱犅，增益平坦度≤±０２０犠，５６犱犅．

关键词：宽带；超高频；功率放大器；郎格耦合器

犈犈犃犆犆：１３５０犉

中图分类号：犜（）犖７２２　　　文献标识码：犃　　　文章编号：０２５３４１７７２００８０２０３６１０５

１　引言

随着无线移动通信技术的进步，作为发射机关键部件的射频功率放大器得到了飞速的发展．尤其是宽带大功率放大器不仅广泛应用在无线移动通信的基站，还广泛应用于侦察、干扰、雷达、制导等方面，成为现代化电

１］

子战中的核心部件［．

大功率放大器一般采用功率合成的方式来实现．为了实现宽带的功率合成，基于犔犃犖犌犈耦合器的平衡放大器结构是最好的选择．犔犃犖犌犈耦合器主要有波导结构和微带结构两种，波导结构的犔犃犖犌犈耦合器体积太

而微带结构的犔大，犃犖犌犈耦合器一般是在陶瓷基板或

微波单片集成电路）衬底上采用光刻、蒸发等微犕犕犐犆（

２，３］

细加工工艺实现的［，这种工序不仅工艺复杂，而且成本高．市场对射频宽带功率放大器需求量大，研制出高性能、低成本、工艺简单的射频宽带功率放大器显得尤

本文提出了利用犘具吸引力．犆犅工艺制作犝犎犉频段

采用谐振支路解决犔犔犃犖犌犈耦合器，犃犖犌犈耦合器的

对称性问题，并构成平衡放大器，得到了良好的效果，大大降低了成本．

和０，二者反相，功率抵消．如果两路不是完分别为１８０°°则在犅一部分全对称，４端口的输出功率不能完全抵消，

功率消耗在犅使得犅４端口的电阻上，１端口的输出功率降低．因此，平衡放大器对两路的对称性要求较高．设计具有良好对称性的犔犃犖犌犈耦合器成为平衡放大器的关键．

３犃犖犌犈耦合器的设计　犔

针对犝犎例犉频段的犔犃犖犌犈耦合器尺寸都较大，如在陶瓷基板上制作的中心频率１犌犎狕的犔犃犖犌犈耦合器长度约为３如果采用陶瓷基板制作包括１犿犿，

加上接地通孔的存犔犃犖犌犈耦合器在内的整体电路板，

成本将会相当高．即使是采用陶瓷基板制作在，

再把犔犔犃犖犌犈耦合器，犃犖犌犈耦合器与犘犆犅工艺的

电路板通过金丝跳线连接，也会存在工序复杂、电路一致性差、可靠性低等缺点．因此，为了降低成本，减小工

我们的目标是设计基于犘艺的复杂度，犆犅工艺的

犔犃犖犌犈耦合器．

衬底采用犚厚度犱为狅犲狉狊的犚犗４００３犆型犘犆犅，犵

首先，根据（和（式计算出偶模阻抗犣００５０８犿犿．１）２）犲

［］

４

和奇模阻抗犣０：狅

２　平衡放大器

平衡放大器理论上可以实现倍频程，还具有容易匹

１］

配、线性度好、稳定性高等优点［如图１所示，输入端．犃１经第一个犔犃犖犌犈耦合器等分成两路正交的信号

，；经过放大犃２和犃３，犃２相位为－９０°犃３相位为－１８０°

器移相１，，；从犅８０°犅２相位为０°犅３相位为－２７０°２，犅３经过第二个犔在犅犃犖犌犈耦合器移相，１端口均为

，二者同相，故从犅－９０°１端口输出的功率为两路放大器的输出功率之和；在犅犅２，犅３经过移相，４端口的相位

图１　平衡放大器结构

犉犻．１　犛狋狉狌犮狋狌狉犲狅犳犫犪犾犪狀犮犲犱犪犿犾犻犳犻犲狉犵狆

：通信作者．犈犿犪犻犾犺狌犪狀犻狀犺狌犪犻犿犲．犪犮．犮狀＠犵狇犵００７０７１８收到，２００７０８１４定稿　２

００８中国电子学会２