短波射频功率放大器末级设计原理分析探讨

李劲

（广州海格通信集团股份有限公司，广东广州，510000）

1 短波射频功率放大器末级设计概况

关于设计射频功率放大器的原理，主要就是经有关的有源器件，采取各种各样的技术手段，加强融合以后，促进将信号发射的成效明显增强，提升信号发射的质量水平。进行设计的过程中，应该高度重视的问题就是，应该充分的确保器件的模块建设具备可靠的稳定性，而且阻抗匹配的结合科学合理，放大器具备实用性、稳定性等等。在评价功率放大器设计质量时，需要创造平稳的工作环境，应用最小放大器实施串联的形式，得到的功率增益是最佳的。为了将信号稳定度有效提升，应该对于有源器件不稳定工作的潜在区域进行合理计算。另外，必须要积极的防范频率出现寄生振荡的问题，应该科学的采取先进的、频率范围不同的稳定电路技术，充分保障短波射频功率放大器末级设计的科学性。

2 末级推挽放大电路在发射系统中的作用

针对全部的短波通信而言，功率放大器对于是不是可以良好的发射信号，产生明显的影响，甚至影响是直接性的，功放的末级放大也对于需要发射的功率大小进行直接决定，同时通信的距离，是由发射功率的大小进行确定的。末级放大电路具有很多功效，整个发射机是按照相应的程序进行工作的，而在全部的系统中，中间环节就是功放末级放大。即将需要发射的信号，是通过激励器展开相应的处理的，涉及到了信号的产生、调制以及小信号的选频放大等内容，通常情况下，此信号具备大概100mW的功率。之后送给功放的前置放大，前置放大后，获得到了10W的功率。再进行下一程序，即送给末级放大，获得发射功率大概是250W。功率放大后，交给滤波器，实施相应的滤波处理，传送至天馈系统，最终将信号进行顺利的发出，实现正常的通信。

3 放大电路的电路设计

在本研究中的电路，应用的是乙类推挽放大电路形式，通过采取两只功放管以乙类工作方式，各自导通正负半周期，同时于负载上面进行一个周期波形，可以获得近百分之八十的效率，应用效果较为理想。在设计电路图中，主要是实施了变压器乙类推挽放大电路的模式,以字母形式进行表达，即：Q1、Q2属于最关键的元件构成部分，并且Q1以及Q2为晶体管材质（MRF448型号），特点就是完全相同。通常情况下，具有20dB-40dB的放大倍数。其Q1以及Q2属于功率放大管，构建起有关的对管形式。处于同一个信号周期内情况下，导电的方式是轮流进行的，工作状态中是，能够相互的结合。输入变压器以T1进行表示，功效就是倒相处理输入信号，让信号形成相应的信号电压，并且信号电压的特点就是具有相同的大小，但是具备相反的极性，同时对于Q1以及Q2产生激励，促进稳定的工作运行。输出传输变压器采取T2表示，产生的功能就是把输出的信号（以V1、V2表示）进行合成完整的正弦波。平衡转为不平衡输出，以T3进行表示。另外其中包括了一对开关管，由Q3、Q4组成，Q3、Q4分别是三极管BD679以及BD437，前面激励器可以对于Q3和Q4两个三极管实施相应的控制，激励器发射的情况下，三极管落实相应的操作。

如果激励器发射的过程中，将控制信号输出，例如输出的控制信号是15V，那么在放大电路中传至15V以后，会通过电阻R309降压，达到Q3的基极，这种情况下，出现Q3导通的结果。而且与此同时，24V引脚的24V，会满足Q4的基极，经电阻R306下地，24V所组成的偏置网络，也就是通过R305、R306、R307产生的网络，实施衰减后，在Q1、Q2的基极送至。Q1以及Q2有45V的工作电压，在放大管的集电极中放置，放大管数量是两个。其中包括一个反馈电路，主要构成的部分就是R2、R3、R4、R5、C14、C15。另外，检测电路的构成涵盖了D1、D2、D3、D4几个部分，进行放大信号的电压值的检测。如果跟设置的最大电压值相比较，放大电压值明显超出其范围，则此时的二极管导通会及时的发出报警信号，同时将前面15V电压迅速切断，全部放大电路处于不工作的状态中，实现有效的保护功效。

设计的策略各有差异，按照不同设计思路，放大器的偏置条件也是不尽相同的。放大器工作状态对应于电路中有源器件的不同偏置状态。如果晶体管并未在饱和区中到达，那么在线性工作区之中，输出电流、输入电压之间具有明显的比例关系。针对场效应晶体管来说，电压V*跟阈值电压之间是对应的关系，针对双极结晶体管来说，电压V*跟基极-发射机内建电压之间具有对应的关联性。按照传导角，进行各种工作条件的划分，传导角对应的电流，基于信号周期内流过负载的时间。

通常在甲类的工作环境中，全部的信号周期中，会充满了集电极电流，也就是实现了传导角全范围的效果。而且晶体管在线性区域的传输特性近似于线性函数的情况下，传输信号不会产生失真的输入信号或者是放大的输入信号的。但是，应用期间很容易形成非线性效应，只是程度不同而已，会由此引发放大器输入信号失真的问题。基于乙类工作的环境下，会出现百分之五十的信号周期存在集电极电流的情况，在周围一半的传导角产生对应。而且信号周期的下半个周期中，无集电极电流流过时，晶体管处于截止状态中。甲类和乙类的工作状态，将各自工作的特性进行有效结合，传导角的角度是在180°-360°，在射频信号的高功率放大中，应用此放大器的效果是比较理想的。另外，丙类的放大器传输电流，通常就是在信号的半周期内进行的，因此往往造成较严重的输出信号失真问题。

4 偏置网络

当前应用的配置网络类型主要是包括两种，一种是有源偏置网络，另一种就是无源偏置网络。其中，无源偏置网络比较简单便捷，构成的方式就是电阻网络，可以提供给晶体管最佳的条件，在电流、电压方面进行调整。但是由于对晶体管产生的敏感程度是较高的，所以并不具备较强的平稳度。因此，多数情况下，需要实施有源偏置网络。放大电路Q1、Q2放大管的偏置网络详见图1所示。

图1 有源偏置网络

在其中，包括了低频晶体管Q3以及Q4共基极的构成，主要的功能就是提供给放大电路所需基极电流。通过连接电阻R6、Q3的发射极的方式，将静态工作点稳定性积极的改善并提升。晶体管Q1、Q2如果温度特性是相同的，则此偏置网络的温度稳定性是更可靠的。在此偏置网络中，PTT信号（15V）加至Q4基极过程中，开启Q4开关管，电压会加至Q3的基极并开启Q3开关管，再经衰减网络（R6、R7、R13、C17、C20构建），把基极电流带给Q1、Q2。对于R6大小合理的调整，能够实现放大电路的静态电流的科学整改，保障电路是在一种线性放大的环境中。

5 结语

本文中主要进行研究分析短波射频放大器电路的设计相关内容，将电路的阻抗匹配问题进行阐述。射频放大电路中，阻抗匹配产生的作用不言而喻，需要引起高度的关注。另外，分析了电路的设计方案，未来还需要在此方面加强研究，不断完善，促进短波射频功率放大器末级设计更加完善和先进。