一种全新高功率线性功率放大器的设计

4 150W功率放大器的设计

本文设计的功率放大器工作频段是20-100MHz，要实现150W的输出功率，并且其效率是可以接受的，也具备很良好的稳定性，功率放大器是通过级联晶体管来实现的，采用驱动级功放和功率合成级来达到输出150W的输出功率。驱动级功放管是Semelab Inc.’s D1013UK。末级采用的是D1030UK晶体管的推挽电路来实现150W的功率输出，并采用9：1巴伦。在功率放大器的设计过程中，使用Agilent ADS不断仿真和优化，以得到符合要求的功率放大器，图3是进行多次仿真优化的电路图。

图4是经过仿真已经测量得到的最后最终结果。由图4可以看出，该功率放大器的工作频段为20-100MHz，在该频段内，输出功率大于150W,增益比较平坦，并且增益大于34dB，功率附加效率大于33%。稳定性的考虑是功率放大器设计所面临的一个很重要而困难的问题，特别在宽带功率放大器的设计中更加突出，功率放大器的输出与50欧姆的负载匹配得到稳定工作比较容易，但是负载有时候会出现失配。通常功率放大器的输出端直接与天线相连，但是由于一般天线也不会有比较完美的VSWR特性，通常不稳定性发生在较低的频率并且功率增益较大的情况下。本文的设计中，用降低低频时的功率大小，来改善放大器的稳定性，这里采用了直流反馈和漏门级负反馈来降低输出低频段的功率，进而改善放大器的稳定性，通过仿真可以得到该功率放大器工作是稳定的。