L波段功率放大器设计

摘要：为提高雷达的工作能力，设计一种小信号S参数的功率放大器，采用这些参数设计出的功率放大器测试得到的结果最大输出功率得到提高，增益平坦度均符合设计要求。

关键词：波段功率放大器；最大输出功率；S参数

引言：

目前，随着微波固态器件的发展，固态发射机因其可靠性高、频带宽、成本低等优点，由而非常广泛的应用。因为发射机的重要部件是功率放大器，功率放大器的性能决定了雷达的发展；又因为全固态雷达发射机在L波段中有重大影响，所以发射机对L波段功率放大器的研究以及设计都有着非常重大的意义。

本文，首先使用小信號S参数依次对前置级和驱动级进行设计，然后使用负载牵引法对主功放进行设计，最后设计出一种输出功率高、增益高的功率放大器。

1 小信号S参数

本文使用小信号S参数[1]依次对前置级和驱动级进行设计，前置级和驱动级均需要保证最大的增益。在小信号设计中确定最佳输出阻抗中常采用负载线法，负载线法主要是计算功率管的负载线。

小信号设计步骤如下：

Setp1：输入功率管小信号S参数到仿真软件中，优化增益和输入匹配电路。

Step2：根据功率管曲线确定器件在最大输出功率下的漏极实部阻抗。

2 负载牵引法

负载牵引方法[2]可不断调节输入以及输出端的阻抗，找到让有源器件输出功率最大的输入、输出匹配阻抗。这种方法可准确测量器件在大信号条件下的最优性能，反映出器件输入、输出阻抗随频率和输入功率变化的特性。

采样后的阻抗分为两个部分：幅值和幅角，在某一个时刻，除了可将所选择的调谐器i的k次谐波阻抗，其他的谐波阻抗皆为一固定值。

3 实验结果

根据以上方法对级联后的放大器进行实验，测试级联后放大器的稳定性，将级联放大器的输入端接上匹配负载，分析输出端的频谱分析仪的信号，发现未产生自激信号，可以表明放大器性能稳定。分析1.9-2.0GHZ的工作频段中的放大器增益较大，均在30dB之上。

4 小结

根据实验结果得知：采用小信号S参数参数设计出的功率放大器测试得到的结果最大输出功率得到提高，增益平坦度均符合设计要求。

参考文献：

[1]郑建彬，孟庆鼐，魏启辅.微波功率放大器的小信号S参数设计方法[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2005（06）：588-591.

[2]伊晓萌，李翔麟，邹喻，刘雪飞.基于负载牵引方法的微波功率放大器仿真设计[J].应用科技，2007（10）：24-27.

作者简介：

刘明祥（1982.05-），男，江苏宝科电子有限公司，工程师。