宽带功率放大器的设计

在利用有耗匹配网络使增益平坦，同时解决稳定问题后，就需要把管子的输入和输出阻抗匹配到50 Ω，这就要用到宽带的阻抗匹配电路了。在设计输入阻抗匹配电路时需要考虑稳定、增益、增益平坦、输入驻波比等，在输出匹配电路设计时需要考虑谐波抑制、输出驻波比、损耗等，在设计输出匹配电路之前，要仔细分析是按最大功率输出还是额度功率输出来选择输出阻抗参数，以便于得到需要的输出功率。在设计中，选择微带和电容组合的混合匹配电路，电路结构为n个r型电路串联而成。

2 宽带功率放大器的设计仿真及优化

项目要求设计的功率放大器工作频段为700～1100 MHz，增益大于30 dB，端口驻波比小于1．5，输出功率大于33 dBm，增益平坦度为±1 dB。为了达到设计要求，采用两级放大形式，前级放大器采用MMICPower Amplifier HMC481MP86，中间加入一个6 dB的电阻衰减器，末级采用飞思卡尔公司的LDMOS场效应晶体管MW6S004N。

2．1 宽带功率放大器的电路图

图2中前级放大器MMIC Power AmpliFier HMC481MP86采用厂家提供的大信号S参数文件HMC481MP86 deembedded．s2p来代替仿真，末级采用飞思卡尔公司提供的LDMOS功率管模型，其输入和输出的阻抗值均由使用ADS的负载牵引法得到，在匹配时要全面考虑整个频段内各个频率点处的阻抗值。
 

2．2 ADS仿真与优化结果

图3(a)为S21的曲线，在输入为0 dBm的情况下，功率增益有34 dB，达到设计要求的增益大于30 dB；在输出功率大于33 dBm，从图3中的几个点可以看出，增益平坦度在±1 dB；图3(b)为稳定性系数；图3(c)为输入驻波比；图3(d)为输出驻波比。
 

2．3 测试结果

实物测调试，使用频谱仪来测量功率，使用网络分析仪来看整个频率段的增益平坦度和输入、输出驻波比，并根据客户要求在输出端口后加入一个隔离器。在输入信号功率为O dBm情况下，测试数据如表1所示。
 

3 结 语

宽带功率放大器有着广阔的应用前景，设计要求也不同于一般的功率放大器，对阻抗匹配的要求也更加严格。文中通过采用有耗匹配网络改善功率管的增益平坦度问题，使得阻抗匹配电路的结构变得简单。整个功率放大器的指标均达到用户的设计要求，已经交付使用。