1、导言
S波段微波功率扩大器是雷达发射机、无线通讯、丈量设备等体系的要害元件。微波功放的增益、输出功率、非线性等参数直接影响整个体系功能。S波段微波功率扩大器研制的中心是大信号作业条件下功率扩大器的输入输出宽带匹配电路的规划。大功率功率扩大器的输出阻抗很低，一般在5 Ω以下，因而匹配电路的阻抗改换比很大，导致直接规划宽带匹配电路困难。一起，功放的交调、谐波等非线性也与其匹配电路有关，电路设计时有必要归纳考虑。
微波功率扩大器要害在于输入输出匹配电路的规划。其功放匹配电路的规划能够选用近似线性的动态阻抗匹配、大信号S参数办法仿真，也可用谐波平衡法等非线性办法仿真。本文介绍了一种根据具有阻抗内匹配性质的场效应管规划的S波段功放，无需规划匹配电路，削减了优化规划的功放模块，因而缩短了研制周期，降低了规划本钱，提高了技术方针。
2、功率扩大器体系规划
2.1 体系组成及原理
功率扩大器体系的规划方针决议了其组成结构，规划线性功放规划的要点在于交调。剖析三阶交调特性，疏忽扩大器的记忆性，其传输特性可用三阶泰勒公式近似表明为：
2.2 FLM3135-18F简介
砷化镓FET不只用于小信号扩大，还可用于功率扩大器，其作业频率可扩展至毫米波段，组合多个单一器材完成较大的输出功率。确认FET的输出功率容量取决于3个要素：漏-栅击穿电压，最大沟道电流和热特性。要得到大的输出功率除了上述3个要素外，还应防止引进阻性和容性参量，增大栅宽可任意添加沟道电流，但增大栅宽将增大许多寄生参量，特别是添加栅源电容和栅电阻，这样增益将会随栅宽增大而削减，因而，功率FET的功率增益较低，实践作业的FET功率扩大器在进入饱以及1 dB起，增益则更低。另外漏极串联电阻和源极电感的存在均使功率增益下降。
FLM3135-18F是FUJITS公司出产的作业频带为3.1 GHz～3.5 GHz的微波场效应管，内部集成有
匹配的输入输出阻抗网络。在50 Ω体系的规范通讯频带内可发生较抱负的功率和增益。LM3135-18F的根本功能参数如表1所列。
2.3 榜首级驱动扩大器的规划
S波段FET的功率增益和集成功率扩大器的增益一般为8 dB～12 dB，为满意规划方针的输出功率要求，末级功放需加前级驱动扩大。驱动扩大器不只要有满意的带宽、增益和输出功率，一起还要有满意高的线性度不至于对体系的交调、谐波发生影响。由式（4）可知，为使驱动级对整体的交调方针影响小于1 dB，在输出回退6 dB的测验条件下，IM3应小于-53 dBc。首要采纳了两种办法保证其线性度：一是驱动扩大作业在A类扩大器。A类扩大器的线性最好，不会引进大失真，一起作业在A类扩大器的功率场效应管一般输入输出阻抗Q值低，易于宽带匹配；二是选用输出功率大于所需功率的高线性GaAs功率扩大管，采纳冗余规划。
驱动级扩大管选用Motorola公司的1 W GaAsFET。扩大器的匹配电路选用微带线和高Q值陶瓷电容的半集总电路方式，仿真用S参数近似GaAsFET的特性，然后再调整输出匹配电路。实践测得输出24 dBm，驱动扩大器的IM3小于-60 dBc，根本不影响体系的输出频谱。图1所示是驱动扩大器的规划原理图。
2.4 末级功率扩大器的规划
一般窄带内的功放管阻抗参数已知，规划功放匹配电路是整个体系规划的要害。即规划一个两端口线性无源网络，一端口负载为50 Ω，另一端口的输出阻抗和功放管的输出输入阻抗共轭匹配。阻抗匹配的成果直接影响功放的输出增益和功率。为了到达抱负的匹配作用，往往选用微带线和并联电容的混合网络完成功放的匹配电路，输人输出电路拓扑相似，选用低通电路结构。可是因为高功率GaAs FET的总栅宽很大，器材的阻抗很低，导致输入输出阻抗受封装寄生电容和电感的影响，在管壳外匹配扩大器电路十分困难，特别是在高频，规划带宽功率FET扩大器最直接的办法就是在微波封装内运用内匹配来处理器材的低输入阻抗问题。
S波段FLM3135-18F微波管场效应管，具有内部阻抗匹配网络，因而，规划时只需求点规划电源装备网络，而输入输出端能够运用集总元件和散布元件作为匹配网络。宽带和功率电平大于5 W时，一般选州集总元件作为功率FET的输入匹配电路，运用键合金属线完成集总电感，而电容则运用高介电常数陶瓷的金属“绝缘体”金属型。电容器的寄生电感和电阻有必要小，而且具有满意的热和机械强度，小的温度系数，40 V或更高的击穿电压。因为输出阻抗比输入阻抗高的多，输出匹配网络用集总和散布元件完成。图2是末级扩大器的原理图。
3 、结束语
带有内匹配电路的微波场效应管FLM3135-18F输人输出特性好，带内功率、增益特性平整，元需求规划杂乱的输入输出电路，电路可靠性高。终究实测成果到达规划方针，满意用户要求，已成功用于某类型方针辨认与感知渠道。
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