射频功率放大器的宽带匹配设计

电磁场与微波

射频功率放大器的宽带匹配设计殷素杰，杜浩 (中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄 0 5 0 0 8 1 ) 摘要多倍频程功率放大器具有显著的优点，同轴电缆阻抗变换器能实现射频功率放大器有效的宽带匹配。在给出同轴电缆阻抗变换器方案设计的基础上，详细介绍了其基本原理以及 1: 1和 1: 4同轴变换器的具体结构及等效电路。针对工程需要，以同轴电缆阻抗变换器为宽带匹配网络的核心，设计 r一款超宽带匹配功率放大器，经软件仿真优化及测试验证，阻抗匹配准确，测试结果达到了技术指标要求。

关键词

倍频程；宽带匹配；同轴阻抗变换器；阻抗变换比 T N 7 2 2 . 1 文献标识码 A 文章编号

中图分类号

Br o a d b a n d Ma t c h i n g De s i g n o f RF Po we r Am p l i ie f r YI N S u— l i e . DU Ha o ( T h e 5 4 t h R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C E T C, S h a z h u a n g H e b e i 0 5 0 0 8 1,C h i n a ) A bs t r a c t M ul t i— o c t a v e p o we r a mp l i f i e r h a s s i g n i f i c a nt a d v a nt a g e s . Ef f e c t i v e b r o a d ba n d ma t c h i n g o f RF p o we r a mpl i ie f r c a n be a—

c h i e v e d by c o a x i a l c a b l e i mp e d a n c e c o nv e r t e r . Th e ba s i c pr i nc i p l e s o f mu l t i— o c t a v e p o we r a mp l i f i e r a r e di s c us s e d i n d e t a i l o n t h e ba s i s o f t he d e s i g n o f c o a x i a l c a b l e i mp e d a nc e c o nv e r t e r . Th e s p e c i ic f s t r u c t u r e a n d

t h e e qu i v a l e n t c i r c u i t o f 1:1 a n d 1: 4 c o a x i a l c o n v e r t e r s a r e a l s o d e s c r i b e d. To me e t t he e ng i n e e r i ng r e qu i r e me n t s, t h e d e s i g n o f a n u l t r a— b r o a d ba n d ma t c hi ng po we r a mp l i ie f r i s p r e s e nt e d. I n t h e d e s i g n, t h e c o a x i a l c a b l e i mpe d a n c e c o n v e r t e r i s r e g a r de d a s t he c o r e o f t he b r o a d ba nd ma t c hi n g n e t wo r k.S o f t wa r e s i mul a t i o n a nd t e s t

v a l i da t i o n s ho w t ha t t h e i mp e d an c e ma t c hi n g i s a c c u r a t e, a n d t he t e s t r e s u l t s a r e s a t i s f a c t o r y. Ke y wor d s o c t a v e; b r o a d b a nd ma t c hi ng; c o a x i a l i mpe d a n c e c o n v e r t e r; i mpe d a n c e c o n v e r s i o n r a t i o

0 引言在很多远程通信、雷达或测试系统中，要求发射机功放工作在非常宽的频率范围。例如，工作于多个倍频程甚至于几十个倍频程。这就需要对射频功放进行宽带匹配设计，宽带功放具有一些显著的优点，它不需要调谐谐振电路，可实现快速频率捷变或

低的输入阻抗或输出阻抗有效匹配到系统的标准阻抗 5 0 Q。同轴变换器设计方案多选用 1: 1变比形

式、 1: 4变比形式及其组合形式。 1 . 1 同轴变换器原理

同轴变换器是由套上铁氧体磁芯的一段同轴电缆或同轴电缆绕在铁氧体磁芯上构成，一般称为 “巴伦”。“巴伦”的结构如图 1 ( a )所示，其等效电路如图 1 ( b )所示。

发射宽的

多模信号频谱。宽带匹配是宽带阻抗匹配的简称，是宽带射频功放以及最大功率传输系统的主要电路，宽带匹配的作用是，使射频功率放大管的输入、输出达到最佳的阻抗匹配，实现宽带内的最大

功率放大传输。因此，宽带阻抗匹配网络的设计是宽带射频功放设计的主要任务…。同轴电缆阻抗

( a )“巴伦”的结构

变换器简称同轴变换器，能实现有效的宽带匹配，可以为射频功率放大管提供宽频带工作的条件。

同轴变换器具有功率容量大、频带宽和屏蔽性能好的特性，可广泛应用于 HF/ V HF/ U H F波段。

( b )“巴伦”的等效电路

图1“巴伦”的结构和等效电路