UHF平衡式宽带20W功率放大器(4)

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~

３６４

半　导　体　学　报第２９

卷

图９　电路实物照片

犉犻犵．９　犘犺狅狋狅犵狉犪狆

犺狅犳狆狉犪犮狋犻犮犪犾犮犻狉犮狌犻

狋图１０　输出级匹配网络

犉犻犵．１０　犕犪狋犮犺犻狀犵狀犲狋狑狅狉犽狅犳狋犺犲狅狌狋狆狌狋狊狋犪犵

犲犃犇犛中，先仿真得出晶体管在中心频点１６犌犎狕的输入、

输出阻抗，利用共轭匹配原理得出各个匹配网络两端的阻抗值，在犛犿犻狋犺圆图上标出该两点，并在犛犿犻狋犺圆图上标出等犙值圆，在匹配时，沿着等电阻或等电导圆移动时不超过等犙值圆所限定的区域．以最后一级

犕犚犉２８４的输出匹配为例，仿真得出中心频点１６犌犎狕

的输出阻抗为（０８１２＋犼

×０６１９）Ω，要将此阻抗匹配到０Ω，根据公式（６）［６

］计算得到匹配网络的犙值应该为：犙＝

０犅犠＝０．５

＝３

．２（６）　　如图１

０所示，采用了集中参数元件（电容）与分布参数元件（

共面波导）混合匹配的方式，利用３个犔型匹配网络可以将输出阻抗匹配到５０Ω，

在犛犿犻狋犺圆图上的匹配过程如图１１．从图１２可以看到该匹配网络的犛２１在

３５～１８５犌犎狕的频率范围内，

平坦度很好，都接近犱犅．最后，利用犃犇犛的大信号犛参数（犔犛犛犘）或谐波平衡（犺犪狉犿狅狀犻犮犫犪犾犪狀犮犲

）仿真工具对电容和共面波导

的图１１　犛犿犻狋犺圆图匹配过程犉犻犵．１１　犕犪狋犮犺犻狀犵狆狉狅犮犲狊狊狅狀犛犿犻狋犺犮犺犪狉

狋图１２　匹配网络的犛２１

犉犻犵．１２　犛２１狅犳狋犺犲犿犪狋犮犺犻狀犵狀

犲狋狑狅狉

犽图１３　０犱犅犿输入时的增益测试结果

犉犻犵

．１３　犕犲犪狊狌狉犲犱犵犪犻狀狑犻狋犺０犱犅犿犘犻狀参数进行优化，使得放大器各项指标在频带范围内达到

最佳．

．３　线性度的设计

最后一级的功率管犕犚犉２８４处于大信号工作状态，容易产生失真．我们设置其静态工作电流在２２０犿犃左右，使其工作在犃犅类，

减小了输出信号的失真．电路各级均采用负反馈，漏极的犚犉信号反馈到栅极，

使得交调产物得到抑制，可以提高功放的线性度．另外，输出

级采用犔犃犖犌犈耦合器的功率合成，

相对于单路放大器，每只晶体管的输出功率减半，这实质上是一种功率回退技术，使得１犱犅压缩点输出功率提高３犱犅．

最终研制成功的电路实物如图９所示

．

图１４　０犱犅犿输入时的输出功率测试结果

犉犻犵

．１４　犕犲犪狊狌狉犲犱犘狅狌狋狑犻狋犺０犱犅犿犘犻狀５１０４