225MHz～512MHz 50W功率放大器研制

本放大器模块的设计难点是带宽和高线性功率，因此宽带匹配技术是设计成功的关键。传输线变压器宽带性能的好坏与传输线变压器的设计有很大关系，进行晶体管宽带匹配之前，首先应当进行传输线变压器及晶体管匹配电路的设计。传输线变压器设计利用传输线阻抗变换器来完成高阻的信号源或负载与低阻的功率晶体管输入端或输出端之间的阻抗匹配，可以最大限度地利用晶体管本身的带宽潜能。传输线变压器在设计使用上有两点必须注意：一是源阻抗、负载阻抗、传输线阻抗的匹配关系；二是输入端、输出端必须在规定的连接及接地方式下应用。功放的宽频带一直是困扰设计者的难题，传统方法是用传输线变压器通过阻抗变换来匹配频带的低端，同时采用低通匹配部分使得频带高端的阻抗降低。本技术利用传输线变压器的等效电感，增加小电容形成一个π型匹配网络，兼顾整个频带，使得放大器在倍频程带宽内实现宽带、高效匹配。

图2 热敏电阻补偿电路

2.4 仿真结果

通过仿真计算，采用2个60 W的LDMOS进行推挽工作可以比较容易地实现宽带工作。运用ADS软件对放大部分进行仿真，放大器增益和三阶互调仿真结果如图3和图4所示：

图3 放大器增益仿真结果

图4中，每音为43.2 dBm，是考虑放大器后接滤波器、定向耦合器、收发开关等插损为2 dB，同时留一些余量。

图4 放大器三阶互调仿真结果

3 实验结果

为改善输入驻波比，放大器输入端加有3dB衰减器，则整个放大器的估算增益为50dB。放大器输出端由于采用了平衡结构，所以驻波比可得以保证。整个放大器的尺寸为：202 mm×148 mm×29 mm（加控制和定向耦合部分），经过调试得到了十分满意的结果，各项指标与仿真结果比较吻合，满足放大器组件的要求。目前该放大器已经小批量生产，性能稳定，一致性好。放大器组件三阶互调实测结果如图5所示，典型测试结果如表1所示。表中测试数据中输入电平和电流为整个放大器组件输出50 W（加后面的波段滤波和收发开关，放大器本身的实际输出功率为80 W）条件下测出的结果，互调是双音间隔0.1 MHz，每个音41dBm条件下测出的结果。结果表明，本文设计的功放在225 MHz～512 MHz宽频率范围内附加效率和线性达到了37％和-27 dBc。图6给出了放大器的外形结构。

图5 放大器三阶互调实测结果

图6 放大器的外形结构

表1 UHF频段功放组件测试记录

4 结束语

本功率放大器由放大部分、滤波部分、定向耦合部分及收发开关等组成，由于指标要求较高，每一部分的设计和研制都是一个挑战。我们在短时间内完成了满足设计指标要求的小批量放大器，目前已经联机使用，性能稳定可靠，满足使用要求。