250MHz固態(tài)功率放大器的設(shè)計

丁洪利 趙明華 肖誠成 鐘少鵬

?

250MHz固態(tài)功率放大器的設(shè)計

丁洪利1,2趙明華1肖誠成1鐘少鵬1

1（中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 嘉定園區(qū) 上海 201800）2（中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049）

固態(tài)功率源代替真空管功率源設(shè)備是目前射頻功率源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本文介紹了一臺工作在250MHz的固態(tài)功率放大器模塊的設(shè)計過程。放大器模塊使用荷蘭恩智浦半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的BLF578XR型號晶體管，并且采用傳輸線匹配和集總元件匹配相結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)計。通過理論計算得到匹配網(wǎng)絡(luò)的初始值，并利用ADS (Advanced Design System)軟件對匹配電路進(jìn)行仿真和優(yōu)化。測試結(jié)果表明，該功率放大器模塊輸出功率達(dá)到了850 W，功率增益達(dá)到了26 dB，功率附加效率達(dá)到60%。結(jié)果表明，該設(shè)計完全達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計要求的性能指標(biāo)，并具有較強(qiáng)的實用性。

功率放大器，固態(tài)功率源，匹配網(wǎng)絡(luò)

是一個典型的頻率，在(, ERL)、質(zhì)子醫(yī)療加速器等很多方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。幾年前，由于固態(tài)功率晶體管輸出功率的限制，微波功率源設(shè)備一直是以速調(diào)管等真空管器件為主。固態(tài)功率放大器只能為真空管器件提供前端的功率驅(qū)動[1]。隨著橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor, LDMOS)等晶體管技術(shù)的不斷發(fā)展，許多功率晶體管在10?500 MHz頻率上單管輸出功率已經(jīng)達(dá)到百瓦甚至千瓦量級[2]。因此固態(tài)功率放大器在甚高頻(Very High Frequency, VHF)和特高頻(Ultra-high Frequency, UHF)的頻段上替代真空管放大器在加速器上的應(yīng)用逐漸成為 可能。

比起真空管器件，固態(tài)功率放大器有很多優(yōu)點，例如便于生產(chǎn)和安裝、使用壽命長、工作電壓低、較低的運行損耗和易于維護(hù)等[3]。……