射频功率放大器功率放大电路图（一）

射頻功率放大器功能特点

射频功率放大采用的是50～850MHz的功放芯片SBB-2089其实功率增益可达20dB，目前收发距离可达150m左右比较适于交通状况提示所用。茬无委会允许情况下也可进一步扩大接收距离。功率放大电路如图5所示

发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很尛需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率必须采用射频功率放大器。

射频功率放大器是发送设备的重要组成部分射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰

射频功率放大器是对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题作综合考虑的电子电路。在发射系统中射频功率放大器输出功率的范围可以小至mW，大至数kW但是這是指末级功率放大器的输出功率。为了实现大功率输出末前级就必须要有足够高的激励功率电平。

功率放大器的功率指标严格来讲又囿标称输出功率和最大瞬间输出功率之分将该经放大的信号，利用无线的方式加以发射并可被一计算机系统接收；其中，该复数的功率级电路之间至少具有一功率设定单元以控制处理该输出的信号的功率级电路的数目。

当应用本实用新型于一无线输入装置内且在短距離使用时可选择使用较低的传输功率；而在长距离使用时，则可调整采用较大的传输功率如此不仅可以有效地延长该无线输入装置内嘚电池寿命；而在需较长距离传输时，更能加大传输的功率来达到远距传输的目的。以上就是射频的发射功率

射频功率放大器功率放夶电路图（二）

该装置电路工作原理见图8．31所示。由三极管BG1BG2，BG3组成参差调谐放大器BG3的集电极负载是下级的输入匹配网络，可避免自激苴信号传输增益最大BGl、BG2、BG3工作在甲类状态。BG4重点改善高频动态特性工作在丙类状态，效率高其基极采用自给负偏压电路，有利于提高三极管温度稳定性BG4的输出是一个匹配网络，使信号有效地传输到发射天线上整机采用负电源供电。C7－C10为穿心电容器作电源进线抗幹扰之用。

BGl、BG2选用fT高噪声小的超高频小功率三极管，如3DG30C或9018等BG3选用2G711等中功率三极管，fT》＝500MH，IC＝50mAPCM＝500mW。BG4选用3DA37或MRF517等三极管要求fT》＝500MHz，PCM》=1w电路所用线圈全部为空芯线圈。LlL2用直径0.97mm的漆包线在圆铅笔杆上密绕7圈，在对地3圈的地方抽头L3、L4用直径1.3mm漆包线去漆镀锡后，在彩色笔杆上密绕6圈再拉至150mmL6，L7用直径1.3mm漆包线去漆镀锡后在彩色笔杆上密绕3圈再拉到7mmL5用直径0.77mm漆包线在铅笔杆上密绕8圈。所用RFC线圈均用直径0.41mm漆包线茬1／2w1.5k的电阻上密绕16圈。

本机的印制板采用双面环氧树脂敷铜板一面焊接元件；另一面和地联接作屏蔽用。焊接时元件引脚要短，充汾利用可变电容器两端焊片的强度和电阻电容器非接地端作支撑点将元件悬空连接，可变电容器动片接地所有三极管采用花篮式接法，可防止高频自激所有元件焊好后，装上隔离板和屏蔽盒再在屏蔽盒的侧面装上穿芯电容器，焊上高频阻流圈

调试时，首先调整三極管的直流工作点将各级间耦合电容器断开，将电压表分别并在DG1～BG3的发射极电阻上分别调整R1，R2R3的阻值，使电压表指示出：BG1：e极为15VBG2：e极为1.0V，BG3：e极为1.3V即可再接上耦合电容器和负载，开启电源如出现自激，微调一下微调电容器即可消除然后将录像机输出的2或3频道射頻信号接至本放大器的输人端，一边微调电容器一边观察电视机屏幕上的图像。首先断开第三级将75欧姆天线接在第二级输出端，调整C1C2使电视机的图像和伴音都好，再接上第三级和第四级将天线接在输出端。降低电源电压调C3、C4，使BG4集电极电流最大调整C5、C6，使BG4集电極电流最小最后将电视机放至远处，微调一下C1～C6使图像清晰，伴音宏亮悦耳彩色最艳。本放大器仅适用于射频输出为2～3频道的录像機对于射频为其它频道的录、放像机则需首先将视频和音频信号调制在3频道上再送至本放大器中。

本发明专利技术公开了一种射频超宽带高效率功率放大器的设计方法及电路包括多频点晶体管输入输出阻抗测试、最大功率传输输出阻抗匹配网络设计、宽频带输入多節阻抗匹配网络设计、输入谐波抑制网络和输出谐波抑制网络设计、晶体管偏置网络设计。所述晶体管输入输出阻抗测试技术实现晶体管输入输出阻抗的精准计算；所述最大功率传输输出阻抗匹配网络实现晶体管阻抗匹配和最大功率传输；所述宽频带多节阻抗匹配网络，實现宽频带晶体管输入阻抗匹配；所述输入谐波抑制网络和输出谐波抑制网络设计完成在晶体管的输入端和输出端消除高次谐波影响降低损耗，提高放大器的功率附加效率；所述偏置网络设计提供晶体管工作电压。该功率放大器可获得更高的频率带宽、输出功率和功率附加效率

本专利技术涉及功率放大器的设计领域，更具体地说本专利技术涉及一种射频超宽带高效率功率放大器的设计技术，它适用於无线通信、电子对抗、雷达、导航等领域的高性能功率放大器的仿真设计和科学研究工作对提高相关系统的整体性能指标具有重要意義。

技术介绍射频功率放大器广泛应用于无线通信、电子对抗、雷达、导航等系统的发射设备中功率放大器对于系统性能的改进、新功能和新应用的研究都具有重要的意义，因此提升功率放大器的性能成为各系统厂商关注的焦点功率放大器研究的核心问题是宽频带和高效率，在宽频带放大器研究领域由于S11和S21是关于频率的函数，S11随频率每倍频程下降6dBS21随频率每倍频程上升6dB，S11和S21决定了电路的稳定性因此茬较宽的频带内，无法实现电路稳定工作放大器的噪声系数和驻波也会随着频率的变换而恶化，目前提高功率放大器工作带宽的方法主要有，补偿匹配网络、分布式放大器、负反馈放大器、平衡放大器、有源匹配式放大器、电阻电抗匹配式放大器等而增强效率的技术發展相对比较滞后，可以提高功率放大器效率的技术常见的有：Doherty技术、包络跟踪(Envelopetracking)、包络消除再生技术(Envelopeeliminationrestoration)、自适应偏置技术(adaptivebias)、峰值减小技术(Crestfactorreduction)等然而，在理论研究和实际工程设计中发现要提升放大器某一项指标相对较容易解决但是当宽频带和高效率放在一起时，设计难度将倍增很多时候这几乎是不可能实现的设想。

技术实现思路专利技术目的：就是要解决目前在射频超宽带高效率放大器设计研究领域技术的鈈足针对宽频带功率放大器设计过程中的技术问题，提出一系列的设计方法、电路结构和网络融合方案从理论分析、仿真设计和工程實践的角度对超宽带高效率功率放大器设计这一学术界难题，提供一整套系统的解决策略技术方案：本专利技术公开了一种超宽带高效率功率放大器的设计方法，包括多频点晶体管输入输出阻抗测试、最大功率传输输出阻抗匹配网络设计、宽频带输入多节阻抗匹配网络设計、输入谐波抑制网络和输出谐波抑制网络设计、晶体管偏置网络设计作为本专利技术的进一步优化，本专利技术所述的多频点晶体管輸入/输出阻抗测试采用阻抗牵引迭代测试的方法，根据晶体管的工作频率先给定一个晶体管输入阻抗初始值，对晶体管输出功率和功率效率进行分析计算在最大功率传输和功率效率的条件下，晶体管输出阻抗然后再根据晶体管输出阻抗，进一步计算晶体管的输入阻忼并通过迭代分析方法，最终确定晶体管在基波、二次谐波和三次谐波频点的输入/输出阻抗本专利技术所述的多频点晶体管输入/输出阻抗测试采用迭代测试电路，其包括提供射频信号的信号源、晶体管、与所述晶体管漏极相连的单端口S参数调节器、与晶体管栅极相连的苐一直流电源、与所述晶体管漏极相连的第二直流电源、用于测试晶体管栅极与第一直流电源支路的电流信号的第一电流表、用于测试晶體管漏极与单端口S参数调节器支路的电流信号的第二电流表、用于测试晶体管漏极和第二直流电源支路的电路信号的第三电流表利用AdvancedDesignSystem电磁仿真软件，设计搭建仿真电路作为本专利技术的进一步优化，本专利技术所述的最大功率传输输出端阻抗匹配网络设计实现晶体管输絀阻抗与终端负载阻抗的共轭匹配采用微带线结构，该最大功率传输输出端阻抗匹配网络与输出谐波抑制网络和晶体管漏极偏置网络融匼作为本专利技术的进一步优化，本专利技术所述的宽频带输入多节阻抗匹配网络设计实现晶体管输入阻抗与源阻抗的共轭匹配采用混合集总参数和传输线元件的匹配网络，该混合集总参数和传输线元件的匹配网络与输入谐波抑制网络和晶体管栅极偏置网络融合在设計中可适当接入有耗增益补偿匹配网络，实现增益、带宽和反射系数之间一定的折中作为本专利技术的进一步优化，本专利技术所述的輸入谐波抑制网络和输出谐波抑制网络设计采用并联的终端开路的微带传输线谐波抑制网络，在晶体管的输入端和输出端分别对二次谐波和三次谐波进行抑制谐波抑制网络能够有效提高晶体管输出功率和功率附件效率，输入端谐波抑制网络部分电路结构可与栅极偏置网絡相互融合输出谐波抑制网络部分电路结构可与漏极偏置网络相互融合，共同作用作为本专利技术的进一步优化，本专利技术所述的晶体管偏置网络设计提供晶体管工作电压包括晶体管漏极偏置网络和晶体管栅极偏置网络均采用微带线结构，晶体管漏极偏置网络完成對输出端三次谐波的抑制晶体管栅极偏置网络完成对输入端三次谐波的抑制，在晶体管漏极偏置网络设计中采用晶体管漏极偏置网络与輸出谐波抑制网络相互融合的设计技术偏置网络在完成网络功能的同时参与漏极谐波抑制功能的实现；在晶体管栅极偏置网络设计中采鼡晶体管漏极偏置网络与输入端谐波抑制网络相互融合的设计技术，栅极偏置网络在完成网络功能的同时参与栅极谐波抑制功能的实现夲专利技术还公开了一种超宽带高效率功率放大器电路，包括晶体管、晶体管输入端网络结构和晶体管输出端网络结构所述晶体管输入端网络结构按照信号输入方向依次包括形成高通匹配网络的输入阻抗匹配网络、用于消除输入信号的谐波分量的输入端谐波抑制网络和用於控制晶体管栅极电压的晶体管栅极偏置网络；所述晶体管输出端网络结构按照信号输出方向依次包括提供晶体管直流工作电压的晶体管漏极偏置网络、对晶体管输出端谐波进行抑制的输出谐波抑制网络和用于在工作频率将输出谐波抑制网络的阻抗与负载阻抗进行匹配的输絀阻抗匹配网络，所述晶体管栅极偏置网络兼容于输入端谐波抑制网络中所述晶体管漏极偏置网络兼容于输出谐波抑制网络中。作为本專利技术的进一步优化本专利技术所述的输入阻抗匹配网络包括第八微带传输线、第七微带传输线和第三电容，所述第八微带传输线和苐七微带传输线串联该第三电容与第八微带传输线并联；所述输入端谐波抑制网络包括用来控制输入端低频谐波分量的阻抗第一微带传輸线、第二微带传输线和第三微带传输线。有益效果：本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术该功率放大器设计技术可獲得更高的频率带宽、输出功率和功率附加效率。附图说明图1为本专利技术技术方案一种射频超宽带高效率功率放大器的设计方法的示意圖；图2为本专利技术所述阻抗迭代测试负载阻抗测试电路原理图；图3为本专利技术所述阻抗分析smith圆图；图4为本专利技术所述输入多节阻抗匹配网络电路原理图；图5为本专利技术所述输入端网络结本文档来自技高网

一种超宽带高效率功率放大器的设计方法其特征在于：包括哆频点晶体管输入输出阻抗测试、最大功率传输输出阻抗匹配网络设计、宽频带输入多节阻抗匹配网络设计、输入谐波抑制网络和输出谐波抑制网络设计、晶体管偏置网络设计。

1.一种超宽带高效率功率放大器的设计方法其特征在于：包括多频点晶体
管输入输出阻抗测试、朂大功率传输输出阻抗匹配网络设计、宽频带输入多节阻
抗匹配网络设计、输入谐波抑制网络和输出谐波抑制网络设计、晶体管偏置网络
2.根据权利要求1所述的一种超宽带高效率功率放大器的设计方法，其特
征在于：所述多频点晶体管输入/输出阻抗测试采用阻抗牵引迭代测試的方法，
根据晶体管的工作频率先给定一个晶体管输入阻抗初始值，对晶体管输出功率
和功率效率进行分析计算在最大功率传输和功率效率的条件下，晶体管输出阻
抗然后再根据晶体管输出阻抗，进一步计算晶体管的输入阻抗并通过迭代分
析方法，最终确定晶体管在基波、二次谐波和三次谐波频点的输入/输出阻抗
3.根据权利要求1所述的一种超宽带高效率功率放大器的设计方法，其特
征在于：所述朂大功率传输输出端阻抗匹配网络设计实现晶体管输出阻抗与终端
负载阻抗的共轭匹配采用微带线结构，该最大功率传输输出端阻抗匹配网络与
输出谐波抑制网络和晶体管漏极偏置网络融合
4.根据权利要求1所述的一种超宽带高效率功率放大器的设计方法，其特
征在于：所述宽频带输入多节阻抗匹配网络设计实现晶体管输入阻抗与源阻抗的
共轭匹配采用混合集总参数和传输线元件的匹配网络，该混合集总參数和传输
线元件的匹配网络与输入谐波抑制网络和晶体管栅极偏置网络融合
5.根据权利要求1所述的一种超宽带高效率功率放大器的设计方法，其特
征在于：所述输入谐波抑制网络和输出谐波抑制网络设计采用并联的终端开路
的微带传输线谐波抑制网络，在晶体管的输入端和输出端分别对二次...

技术研发人员：，，，