L波段功率放大器設計

摘要：為提高雷達的工作能力，設計一種小信號S參數的功率放大器，采用這些參數設計出的功率放大器測試得到的結果最大輸出功率得到提高，增益平坦度均符合設計要求。

關鍵詞：波段功率放大器；最大輸出功率；S參數

引言：

目前，隨著微波固態器件的發展，固態發射機因其可靠性高、頻帶寬、成本低等優點，由而非常廣泛的應用。因為發射機的重要部件是功率放大器，功率放大器的性能決定了雷達的發展；又因為全固態雷達發射機在L波段中有重大影響，所以發射機對L波段功率放大器的研究以及設計都有著非常重大的意義。

本文，首先使用小信號S參數依次對前置級和驅動級進行設計，然后使用負載牽引法對主功放進行設計，最后設計出一種輸出功率高、增益高的功率放大器。

1 小信號S參數

本文使用小信號S參數[1]依次對前置級和驅動級進行設計，前置級和驅動級均需要保證最大的增益。在小信號設計中確定最佳輸出阻抗中常采用負載線法，負載線法主要是計算功率管的負載線。

小信號設計步驟如下：

Setp1：輸入功率管小信號S參數到仿真軟件中，優化增益和輸入匹配電路。

Step2：根據功率管曲線確定器件在最大輸出功率下的漏極實部阻抗。

2 負載牽引法

負載牽引方法[2]可不斷調節輸入以及輸出端的阻抗，找到讓有源器件輸出功率最大的輸入、輸出匹配阻抗。這種方法可準確測量器件在大信號條件下的最優性能，反映出器件輸入、輸出阻抗隨頻率和輸入功率變化的特性。

采樣后的阻抗分為兩個部分：幅值和幅角，在某一個時刻，除了可將所選擇的調諧器i的k次諧波阻抗，其他的諧波阻抗皆為一固定值。

3 實驗結果

根據以上方法對級聯后的放大器進行實驗，測試級聯后放大器的穩定性，將級聯放大器的輸入端接上匹配負載，分析輸出端的頻譜分析儀的信號，發現未產生自激信號，可以表明放大器性能穩定。分析1.9-2.0GHZ的工作頻段中的放大器增益較大，均在30dB之上。

4 小結

根據實驗結果得知：采用小信號S參數參數設計出的功率放大器測試得到的結果最大輸出功率得到提高，增益平坦度均符合設計要求。

參考文獻：

[1]鄭建彬，孟慶鼐，魏啟輔.微波功率放大器的小信號S參數設計方法[J].合肥工業大學學報（自然科學版），2005（06）：588-591.

[2]伊曉萌，李翔麟，鄒喻，劉雪飛.基于負載牽引方法的微波功率放大器仿真設計[J].應用科技，2007（10）：24-27.

作者簡介：

劉明祥（1982.05-），男，江蘇寶科電子有限公司，工程師。