微波和射頻電路的增益均衡技術

潘時輝 南京恒電電子有限公司

微波和射頻電路的增益均衡技術

潘時輝 南京恒電電子有限公司

由微波網絡的概念作為切入點，分別對微波寬帶增益均衡器的拓撲和微波窄帶增益均衡器的組合結構及概念進行分析，并且根據兩種微波電路的實際案例，以此運用增益均衡手段，增益平坦度取得了很大程度的改觀。

單片微波集成電路 增益均衡器 增益平坦度 寬帶放大器

由于軍用的電子系統的逐步發展變化，大眾對于提升通訊系統帶寬的需要逐步增加。很多的微電子制造工廠采用技術手段對數吉赫茲帶寬的微波和射頻電路進行涵蓋。即便此類放大器的成本比較低，尺寸也比較小，可是仍舊有著較為局限的性能屬性，這之中有微小的缺點便是這些放大器展現出的增益斜率。MMIC放大器所含有的其中比較嚴重的缺點之中的一個便是由于頻率的升高，其增益便會輕微下調。除MMIC放大器之外，集總參數元件、高頻接頭、傳輸線以及衰減器等等很多的微波元器件都含有這樣的缺陷。那么將這些微波元器件進行組裝集成之后，其組成后的性能才更加的完美，其功能上也會相對完善的微波模塊和微波零件，展現出的增益斜率比較大，頻率間隔幾個吉赫茲，然幅度之間間隔達10dB以上。所以我們要運用分布參數電路或者集總參數電路和射頻電路提供的增益均衡手段。

1 窄帶均衡器

1.1 拓撲結構

窄帶均衡器頻率涵蓋的面積比較小，運用的集總參數元件而設計，相對帶寬正常都是＞50%上下。

由于頻率的增大，所以插入損耗逐漸增加，但當頻率增大達f0的時候，插入損耗到最大值IL0。可以通過公式(2)了解到，當ωC=1/(ωL)時，即電容與電感產生諧振的時候，插入損耗達最大值，即

式中Z0為50Ψ特征阻抗，當R=Z0的時候，IL0=-3．5dB；而當頻率不斷的增大的時候，當現實微波和射頻電路，其均衡器便是根據這兩個變化相反的現象對幅度進行加和，從而取得增益平坦度更大的幅度回應。

1.2 設計實例

筆者根據低噪聲放大器SPF-5043Z為案例，對增益平坦度優于±0．25dB的低噪聲放大模塊進行方案的設計，顯示的工作頻率為994～1131MHz。那么為了方便我們在過程中的相對比，筆者將加均衡器和不加均衡器這兩個不同的發生情況均做出闡述，運用Matlob可以對試驗取得S參數在下圖1內開始對比。圖1中顯示的為不加均衡器的增益測試結果，那么根據圖中我們可以觀察到，增益的平坦度顯示為±0．5dB。那么也就是說相對正常情況下運用時對平坦度要求嚴格的零件和組合之中，我們便能夠運用增益均衡的技術手段對增益平坦度進行改善。在增益均衡器插入放大的模塊輸出級之后，檢測的結果可以根據圖1所體現的情況，增益平坦度能夠達±0．2dB。

運用均衡技術是要以放棄微波組件的增益作為要求。所以，微波組件中已定擁有合適的增益裕量，這樣能夠對均衡器的補償達到相對的要求。

圖1 窄帶增益均衡技術測試結果

2 寬帶均衡器

2.1 拓撲結構

寬帶均衡器頻率能夠涵蓋到幾個吉赫茲的頻段的，運用均衡寬頻段范圍之中的增益平坦度。其實，我們所指的寬帶增益均衡器只是窄帶增益均衡器的一種類型變化。那么當窄帶增益均衡器電感為開路的時候，其傳統的寬帶增益均衡器幅頻響應曲線是在使用的頻率涵蓋之中的，插入損耗曲線單調不會下降，端口駐波表現的單調不變化的特征。

2.2 設計實例

筆者運用Hittite廠家所研發的放大器裸芯片HMCAiH444作為例子，著手設計出一個增益平坦度大于±1．5db的寬帶低噪聲增大板塊，而且電壓駐波比要大于2∶1，工作的頻率顯示是2～8GHZ。芯片的放大器控制在C和S波段頻率涵蓋之中，其增益的變化要大于3db；然而高頻接頭和傳輸線是與同軸電纜所體現的幅頻特點都會根據頻率的升高，插入損耗變大。所以方案在現實設計之后的寬帶放大器板塊增益平坦度達±3db上下。運用寬帶增益均衡手段之后，它的增益平坦度達±1．4dB(由圖6可見)，輸出/輸入的端口駐波均＞2。

圖2 采用寬帶增益均衡技術的寬帶放大器幅頻特性

3 結論

當今時代，軍用的電子線路對使用的增益平坦度有了越來越高的要求，在本課題中對微波寬帶電路、微波窄帶電路在運用增益均衡手段之后，其增益德平坦度均出現了較大的改觀，這一方案為微波電路的增益平坦度調試增加了更加具有實用性極強的文獻。但是，增益均衡電路是放棄電路的增益的，所以，其微波電路已定擁有相對的增益裕量，才能夠適合對均衡器的較高期待。

[1]鮑爭光.一種改進的可用于微帶均衡器的螺旋形諧振器[C].第十五屆學術年會軍用微波管研討會，2005.

[2]張磊，孟曉君.一種寬帶增益均衡器的設計與仿真[J].真空電子技術，2008(1):9-11.

[3]RADMANESHMM.射頻與微波電子學[C].北京:電子工業出版社，2002.

潘時輝，1986.01，男，漢，鹽城鹽都，本科，助理工程師，目前從事微波射頻電路方面的研究。