一種全新高功率線性功率放大器的設計

4 150W功率放大器的設計

本文設計的功率放大器工作頻段是20-100MHz，要實現150W的輸出功率，并且其效率是可以接受的，也具備很良好的穩定性，功率放大器是通過級聯晶體管來實現的，采用驅動級功放和功率合成級來達到輸出150W的輸出功率。驅動級功放管是Semelab Inc.’s D1013UK。末級采用的是D1030UK晶體管的推挽電路來實現150W的功率輸出，并采用9：1巴倫。在功率放大器的設計過程中，使用Agilent ADS不斷仿真和優化，以得到符合要求的功率放大器，圖3是進行多次仿真優化的電路圖。

圖4是經過仿真已經測量得到的最后最終結果。由圖4可以看出，該功率放大器的工作頻段為20-100MHz，在該頻段內，輸出功率大于150W,增益比較平坦，并且增益大于34dB，功率附加效率大于33%。穩定性的考慮是功率放大器設計所面臨的一個很重要而困難的問題，特別在寬帶功率放大器的設計中更加突出，功率放大器的輸出與50歐姆的負載匹配得到穩定工作比較容易，但是負載有時候會出現失配。通常功率放大器的輸出端直接與天線相連，但是由于一般天線也不會有比較完美的VSWR特性，通常不穩定性發生在較低的頻率并且功率增益較大的情況下。本文的設計中，用降低低頻時的功率大小，來改善放大器的穩定性，這里采用了直流反饋和漏門級負反饋來降低輸出低頻段的功率，進而改善放大器的穩定性，通過仿真可以得到該功率放大器工作是穩定的。