短波射频末级推挽放大电路仿真、PCB 制作及调试实验应用分析

许为清

（南京熊猫汉达科技有限公司 江苏 南京 210007）

0 引言

借助有源器件，并配套相应的技术手段，建立在有效融合基础上，通过设计出相应的射频功率放大器，能够明显增强信号发射效果，进而保障信号发射质量。因此，放大器具有较高的实用性。为有效优化信号发射的稳定性，要求行业内应加大对末级推挽放大电路的研究力度，在完成PCB 制作的基础上，经调试实验，有效保障末级推挽放大电路设计效果，进而在整体上优化系统信号发射成效。

1 电路设计概况以及作用、原理

1.1 设计概况

在功率放大器中，基于有源器件，并合理利用相关技术，通过对各项技术进行加强融合，能够在最大程度上提升信号发射效果，并满足行业实际需求。为进一步提升设计效果，工作人员应重点关注模块建设，并结合实际需求，予以阻抗匹配，有效优化匹配效果，进而提升放大器实用性。基于放大器评估，工作人员应加强工作环境控制，经串联形式，可有效获取到相应的功率增益。同时，应借助专业手段，计算潜在不稳定区域有源器件，确保计算合理性。另外，应注意控制寄生震荡问题，并配套稳定电路技术，确保末级设计科学性。

1.2 作用

基于短波通信，功率放大器将会直接影响发射信号效果以及末级放大，同时，发射功率还会进一步影响到通信距离。末级放大电路功效较多，建立在既定程序基础上，可有效保障发射机运行效果。功放末级放大在全部系统处于中间环节，借助激励器，能够完成发射信号处理，处理内容包括信号产生、调制等，在这一过程中，应控制信号功率为100 MW。放大功放前置，可获取10 W 功率，并进入到下一程序中，在将末级放大送出后，可获取到放射功率为250 W。在放大功率后，应提交到滤波器中，并做好相应的处理工作，并进一步向系统发出信号，确保通信正常。

1.3 原理

在本文研究中，实验选择乙类推挽放大电路，主要工作形式为乙类工作形式，并且该放大电路两只功放管分别与导通正负半周期相连接，能够在优化实际功率的基础上，进一步保障放大电路应用效果。如果信号周期相同，工作人员应采取轮流带电方式，并有机结合工作状态，实现信号输入。因为极性相反，工作人员应同时刺激Q1、Q2，确保工作运行稳定性。针对激励器发射，在输出控制信号的情况下，应借助电阻R309，完成降压处理，确保取得Q3 基极，进而形成Q3D 导通结果。同时，由24 V 引脚24 V 可有效满足Q4 基极，并使电阻R306 下地，形成相应的偏置网络。集中放置集电极，放大管数量共需要两个。观察最大电压值，如果超出规定范围，二极管导通将会直接发挥警报，并进一步对电压进行切断处理，实现有效保护。受到不同设计思路影响，设计策略也有所不同，因此，工作人员应根据放大器工作状态，合理设置有源器件偏置状态。基于场效应晶体管，电压、阈值电压关联密切，针对结晶体管，经传导角，可完成工作条件划分工作，并配套相应的电流，确保在信号周期内，电流能够顺利流过负载时间[1]。

2 电路仿真、PCB制作及调试实验应用

2.1 电路仿真

Multisim 属于电路仿真软件，能够在完成电路仿真的同时，优化电路设计。通过使用该软件，并借助工具栏，有利于为电路仿真工作提供支持。观察Multisim，因为其与Windows 界面具有高度相似之处。因此，工作人员可尽快熟悉界面操作，优化仿真效果。可将该软件放置在虚拟仪表附近，便于工作人员完成相应的仿真操作，有利于提升工作人员工作效率。当前Multisim 软件应用已经普及化，该软件操作界面近似于电子实验工作台，工作人员可将相关测试仪器拖拽到屏幕中，并借助鼠标点击导线进行连接，在控制面板中，各项仪器、设备操作均与实际情况相同，工作人员可明确观察到具体测量数据以及特点。该软件内涵盖超过1.7 万种元件，并且支持参数编辑修改工作，经模型生成器，配套代码模式，可完成模型创建工作，并有效执行各项功能，进而创建出相应的元器件。以Xspice 内核作为仿真引擎，借助增强设计功能，并配合相应的数字混合模式应用，可有效优化仿真性能。根据射频电路设计、仿真，结合理论知识以及虚拟仪器技术，能够完成仪表创设，进一步提高工作人员工作便利性[2]。

本文实验选择Multisim 仿真调试软件，并配套应用

相应的矢量信号、矢量网络分析仪。针对射频功率放大器，要求工作人员应做好设计指标控制，具体要求通频带应保持在3 MHz ～30 MHz，增益应始终高于20 dB，驻波应控制在2 以下。在明确上述指标基础上，可有效满足实际驻波需求，确保短波信号能够正常完成输入工作，并与放大器阻抗相匹配。借助该软件完成仿真电路设计，能够在保持不失真情况下，确保信号输出增益始终超过20 dB，进一步提升输出功率，使最终输出功率超过250 W，见图1。

2.2 PCB 制作

本文PCB 板制作主要使用软件为Protel99 软件。制作流程如下：借助原理图设计工具，获取绘制原理图，并形成网络表。如果原理图中未存在焊盘，可将其定义在相通网络中，如果未存在物理连接情况，可定义到保护地中。针对引脚不一致的情况，应注意调整，确保原理图、PCB封装库保持一致。在器件绘制完毕后，应统一保存在PCB库专用文件中。

基于PCB 系统，工作人员应从设计环境着手，做好外部环境调整，规划出相应的格点类型以及具体尺寸，并进一步明确各项参数，其中，参数设置多选择默认值。工作人员应以参数满足个人使用习惯作为前提，进行合理调整。电路板需要做好相应的规划工作。首先，工作人员应明确边框情况，并配套相应的焊盘，如果螺丝直径为3 mm，则需要将焊盘内径、外径控制在6.5 ～8 mm、3.2 ～3.5 mm，并借助PCB izard 进行调入。在这一过程中，工作人员应合理设置当前层，使其成为keep out 层。打开PCB 库，工作人员应做好网格表工作，在装入网格表后，才可以完成布线工作。在设计原理图过程中，工作人员应以ERC 作为重点，强化检查工作，确保零件封装效果。同时，工作人员应在网格表中添加零件封装情况，以免出现零件封装遗落情况，在添加网格表过程中，应结合实际情况及时进行调整，确保封装有效性。

Protel99 具有自动布局功能，在自动布局过程中，可启动并运行Took，并点击Auto Place，启动指令。布局在整个布线过程中具有关键性作用，因此，工作人员可借助手动布局方式，将元件选择到相应的界面中，并对元件进行固定处理，经交互式布局，借助自动选择功能，配套相应的自动对齐功能，可筛选中封装相同元件，并进行集中处理。建立在初步处理基础上，可集中完成元件整理工作，确保其处于相应位置上。在布局完成后，工作人员可借助自动对齐功能，对封装相似元件进行处理。在自动选择过程中，应根据设计需求，选择组件方向。零件布局不仅要考虑到机械结构散热情况，还需要将电磁干扰等因素考虑在内，以机械相关器件进行优先布置，予以锁定，并逐步完成占地面积较大器件、电路核心元件处理，最后处理外围小元件[3]。

在板上空间允许的情况下，工作人员应规划出相应的布线区。针对大板子，工作人员可将螺丝孔固定其中，如果板上存在受力器件，也可以使用相应的螺丝孔固定。在有需要的情况下，可配套焊盘，注意焊盘应添加在原理图中。如果焊盘过孔较小，应进一步进行改大处理，所有焊盘均需要定义保护地，在所有器件放好后，借助VIEW30功能，观察实际效果，并进行存盘处理[4]。

应根据布线规则，完成布线设置，并借助Menu，从其他板中导出，并导入到相应的板中。在导入以及导出过程中，应按照个人习惯进行设置，确保设置效果。如果选择模式为Design-Rules，则需要注意以下几点：首先，在安全间距方面，工作人员应合理保持焊盘过孔距离，并将板子参数设置为0.255 mm，如果板子相对较孔，则需要将参数调整为0.3 mm，如果板子较密，则需要设置参数为0.2～0.22 mm 的范围内，要求板子参数不能低于0.1 mm。在走线层面，工作人员应提前设置好走线层，并明确走线方向，针对贴片单面板，则仅需要使用顶层，如果为直插型单面板，则单纯使用底层中，基于多层板，应另外设置电源层，在取顶层或者底层后，工作人员应添加在Add Place 中，并使用鼠标进行设置。另外，机械层也需要进行额外设置，并合理选择是否于单层显示模式下显示。在走线线宽方面，工作人员应明确整板范围，应控制在0.2～0.6 mm，另外考虑到网络组因素，并设置出相应的线宽，地线宽度多为1 mm。在实际工作过程中，在直径首选值过高的情况下，将会严重影响焊盘运行，并且还会导致焊盘出现缩小情况，进而进入到错误走线中。在这一过程中，Board 具有线宽约束作用，可有效降低优先级，因此，在布线过程中，应注意确保线宽约束条件符合标准。借助Relief Connect 方式，可完成导线宽度设置，如果导线0.3 ～0.5 mm，则需要保持导线为45°、60°[5]。剩余各项可直接沿用缺省值，应合理设置象布线拓扑结构，并做好电源层间距控制，确保网络长度与设计要求相符。点击菜单，执行Auto Route，设置自动布线功能，去除Add Testpoints，选中剩余项。在自动布局前，工作人员应完成推荐值调整，其中，推荐值越小，板布通程度越高，但是布线难度也相对较高。点击Auto Route，完成自动布线处理。在布通无法完全进行的情况下，可借助手工形式，进一步完成UNDO，根据布局、布线规则进行调整，再次布线，完成DRC。在这一过程中，如果发现出错，则应进行改正。在布线过程中，如果发现原理图出错，则应该结合实际情况，对原理图进行更新，并进一步更新网络表。

在完成布线后，针对需要加粗处理的线，工作人员应切实做好布线调整工作，当发现部分线缠绕过密，工作人员应重新布线，并将多余过孔去除，并借助相关软件，对线布局实际效果进行观察，并进一步加以调整。对布线密度进行观察，并按照密度排序，红色＞黄色＞绿色，在检查完成后，工作人员应按end 键，对屏幕进行刷新处理，在这一过程中，应注意对红色部分进行观察，并予以调整，要求红色应向黄色、绿色转变。

应保持布线层整齐度以及美观度，在手工调整过程中，线断开情况较为常见，因此，在快完成前，工作人员应单独打印布线层。在改线过程中，工作人员应借助3D 显示，查看布线情况，并在布线完成后，将单层显示模式取消，对布线进行保存。

返回到原理图页面，选中Tool-Back Annotate，生成WAS 文件。工作人员应注意检查原理图标号，确保美观度，在标号调整完成后，应通过DRC，并将所有字符进行拖放处理，并选取合适位置。在这一过程中，字符应避免放置在元件、空焊盘上方，如果字符过大，可适量缩小，并将DrillDrawing 层的坐标、尺寸写清楚。

为有效提升焊盘牢固度，工作人员可进行补泪滴处理，但是这也会导致PCB 板线美观度下降，因此，工作人员应选择键盘S、A 键，选择Add、Track 模式，完成转化文件。

优化安全间距设计，具体要求间距应控制在0.5 ～1 mm。在筛选出相应的布线层后，工作人员应做好网络覆铜放置工作，并画出区域边框，并选择鼠标右键进行覆铜处理，并覆出网格线，见图2。

2.3 调试实验

正常而言，放大器制作应确保实用性，在这一过程中，应做好阻抗匹配工作，要求变压器匝数比应控制在1 ∶1，但是仅保持匝数比，将无法取得良好的阻抗匹配效果，并且在放大器中，还会出现驻波一般的情况，导致线性度下降。在本文研究中，输出、输入频率均超过10，但是驻波要求应控制在2 范围内，因此，上文参数将无法满足放大器阻抗匹配需求。

在阻抗成功后，工作人员应完成整体测试，测试结果如下：在匹配完成后，所有驻波、截点均可符合设计要求，并且测试后，线性度也呈现明显增加趋势，驻波降低幅度为1.1。结合上述分析结果，放大器设计原理具有一定的复杂性，但是整体性能良好，可有效满足信号发射需求，具有广泛应用价值。

3 结语

综上所述，本文在明确短波射频放大器应用重要性的基础上，具体对电路设计工作进行分析，经电路仿真、并进一步完成PCB 制作，最后通过调试实验，可有效保障末级推挽放大电路设计效果，有利于优化信号发射稳定性，确保信号发射最终效果。因此，工作人员应高度重视短波射频末级电路研究工作，通过借助先进设计手段，优化设计工作，可确保电路完善性，进一步提高信号发射水平。