基于ADS的宽带微波功率放大器设计.pdf

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1、应用技术与研究学术探讨2015年第3期基于ADS的宽带微波功率放大器设计姜雨男（江苏自动化研究所，江苏连云港222061）[摘要]宽带微波功率放大器在雷达和电子对抗中的应用越来越广泛，而宽带微波功率放大器的设计在国内还处于起步阶段。本文采用实频技术方法和负载线仿真的方法设计了输入输出匹配电路，并使用先进的微波电路设计软件ADS对电路进行了优化和仿真，最终设计出一款X波段宽带微波功率放大器。[关键词]宽带微波功率放大器；S参数；匹配电路中图分类号：TN722文献标识码：A文章编号：1008-6609(2015)03-0079-03要放在输入端

2、来解决，补偿微波晶体管的自身增益滚降。微1引言波功率放大器的输入输出阻抗都很小，大概只有几欧姆的量由于无线通信的飞速发展,满足不同需求的通信系统应级。其中输入阻抗更小，而且虚部随频率变化较大。因此微运而生，不同通信标准、不同工作模式的多种系统并存，给人波功率放大器的输入阻抗变换比较大，匹配电路较难设计。类生活带来极大的方便。人们希望不仅能在不同地方进行在保证增益及其平坦度的同时很难获得较小的输入驻波比，通话，而且要求开展数据、传真等非话业务的服务。这些需宽带设计中此问题更加突出[3]。求促使移动通信技术高速发展,通信的频率不断提高,通信的2

3、.2匹配网络实现带宽逐渐增加,使用的设备快速更新换代，对于核心部件的微微波功率放大器的匹配网络的实现途径主要有：集总元波功率放大器的要求也越来越高[1-2]。宽带微波功率放大器件法，分布参数法。利用分布参数法来实现阻抗匹配的方法以其低非线性失真以及良好的匹配性等特点，成为现代无线主要有以下三种方法：①1/4波长阶梯阻抗变换器；②微带渐接入技术和远程通信系统中的一种极为重要的放大器类变线阻抗变换器；③微带低通阻抗滤波阻抗变换器。1/4波型。在过去的10年里，相控阵雷达系统在军用和民用领域发长阶梯阻抗变换器通常要求阻抗变化比小于5，且频率范围展

4、迅速。相控阵雷达特别是有源相控阵雷达近年来有了高不易太宽，否则不易匹配。微带渐变线和微带低通滤波阻抗速发展，推动其发展的主要原因是对雷达性能的要求日益提变换器两种方法匹配带宽比较宽，体积小，尤其是微带低通高。由于微波功率放大器在雷达系统中的心脏作用，因而微滤波阻抗变换器，它不仅具有阶梯阻抗变换器的性质，而且波功率放大器成为制约系统性能和技术水平的关键部件，其结构紧凑，阻带衰减大，可起到滤波和阻抗变换双重作用。性能的优势将直接影响到整个系统的质量。3宽带微波功率放大器设计2宽带微波功率放大器匹配电路3.1设计指标2.1宽带微波功率放大器输入输

5、出匹配电路本文以实际项目需要的微波功率放大器为实例，讨论了对于单级功率放大器而言，主要是设计输入匹配电路和其分析和设计的过程。该放大器的主要指标为：工作频率为输出匹配电路，而设计多级功率放大器则还需要设计级间匹X波段；功率增益大于5dB；增益平坦度1dB。配电路。在功率放大器设计中，输入和输出匹配电路基于特3.2稳定性设计定的匹配功能而遵循不同的设计原则。输入匹配电路是用放大器电路必须首先满足的条件是在工作频段内的稳来实现放大器输入端口与信号源之间的匹配，它把放大器呈定性。这对于微波电路是非常重要的，因为微波电路在某些现的复数阻抗变换为与信

6、号源阻抗共轭匹配，以获得最大功工作频率和终端条件下会产生振荡，使放大器的增益急剧增率增益匹配。输入匹配电路主要解决稳定性、增益、增益平大而烧毁晶体管。因此，放大器设计的第一步就是判断放大坦度、输入驻波等问题。输出匹配电路用来完成放大器的输器的稳定性，然后加入电路元件保证其在工作频段内的稳定出端口与负载之间的匹配，其主要作用是提高输出功率、改性。我们将放大器视为一个两端口网络，该网络由S参数来善输出驻波比和抑制谐波。因此，增益及其平坦度的问题主描述，根据其稳定性能可分为两类：一类是绝对稳定；另一类——————————————作者简介：姜雨男，

7、男，黑龙江齐齐哈尔人，硕士研究生，工程师，研究方向：火控系统。-79-学术探讨应用技术与研究2015年第3期是潜在不稳定[4]。所谓绝对稳定是指当信号源阻抗ZS和负管的输出功率能力，使放大器在整个频带范围内都能等功率载阻抗ZL为任何值时，放大器都能工作。其绝对稳定的条件输出。设计的输出匹配电路结构如图2所示。如下[5]：2221-

8、s11

9、-

10、s22

11、+

12、

13、K=＞1（1）2×

14、s12×s21

15、222B1=1+

16、s11

17、-

18、s22

19、-

20、

21、＞0（2）本次设计中，对所选择的功放管进行S参数扫描，其稳定性曲线如图1所示，可见在X波段范围内是绝对

22、稳定的。图2输出匹配电路3.3.2输入匹配电路设计输出匹配电路设计完成后，就可以进行输入匹配电路的设计。输入匹配电路主要解决增益平坦度、输入驻波等问题。本文采用实频技术方法来设计