平衡功率放大器的設計與實現

圖2中的m1表示在902 MHz～928 MHz頻段內，放大器最大增益偏離平均值0.05 dB，m2表示最小增益偏離平均值為-0.052 dB；圖3中的m3和m4分別表示在整個頻段內放大器的輸入駐波比最大為1.02，放大器的輸出駐波比最大為1.047。
仿真結果表明，整個工作頻段內放大器的增益平坦度≤±0.1，輸入、輸出駐波比≤1.1，完全滿足設計指標要求。
3 實際測試
電路板加工完成后，進行焊接。在焊接時，一定要注意放大器芯片和耦合器底部的散熱片與PCB板散熱片的充分接觸。如果散熱片沒有充分接觸，則會導致放大器芯片和耦合器的結溫過高，從而使放大器和耦合器不能正常工作。電路板焊接完成后，需對放大器進行實際的測試。
采用惠普公司的HP8594E頻譜分析儀對放大器的輸出功率、二次諧波分量參數進行測量。測試前需給放大器提供-1 V的柵極和9 V的漏極直流偏置電壓，使放大器正常工作。放大器的輸入端輸入一個頻率為922.375 MHz、功率為19 dBm的已調波信號。由于頻譜分析儀最大的輸入功率為30 dBm。為了防止頻譜儀的損壞，測試時頻譜儀的輸入端需加一個衰減器，衰減值應保證大于放大器額定輸出功率與頻譜儀最大輸入功率的差值。本設計使用了一個30 dB衰減器，測試結果如圖4、圖5所示。

圖4為放大器的輸出功率測試結果。由圖中的標記可以看出，在輸入功率為19 dBm、頻譜儀輸入端加30 dB衰減的條件下，放大器的輸出功率為2.67 dBm。由此可以推斷出放大器的實際輸出功率為32.67 dBm，同時可得放大器在該頻點的功率增益達13 dB。圖5為放大器的二次諧波分量測試結果。放大器的輸入頻率為922.375 MHz，則放大器的二次諧波頻率為1 845 MHz。圖中標記顯示在輸入功率為19 dBm，頻譜儀輸入端加30 dB衰減的條件下，放大器的二次諧波輸出功率為-38.33 dBm。二次諧波分量為放大器的二次諧波分量輸出功率減去基波分量輸出功率。由此可得二次諧波分量為-41 dBc。
由上述測試結果可得放大器的輸出功率為32.67 dBm，二次諧波分量為-41 dBc功率增益達到13 dB，完全滿足設計指標所要求的輸出功率32 dB、二次諧波≤-30 dBc、增益為13 dB。
本文在分析平衡功率放大器電路結構和工作原理的基礎上，清楚、直觀地演示了運用平衡放大技術來設計讀卡器末級功率放大器的過程。仿真和實際測試結果顯示，所設計的功率放大器實現了工作頻帶內低增益平坦度和良好的輸入、輸出駐波比等要求。