|
- UID
- 872339
|
射频功率放大器的宽带匹配设计
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/VHF/UHF波段。
1 方案设计
同轴变换器及其组合是一种具有高阻抗变换比的宽带阻抗匹配网络，它能将射频功率放大管的较低的输入阻抗或输出阻抗有效匹配到系统的标准阻抗50 Ω。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。
图1 “巴伦”的结构和等效电路
同轴变换器处于集中参数与分布参数之问。因此，在低频端，它的等效电路可用传统的低频变压器特性描述，而在较高频率时，它是特性阻 抗为Zo的传输线。同轴变换器的优点在于寄生的匝间电容决定了它的特性阻抗，而在传统的离散的绕匝变压器中，寄生电容对频率性能的贡献是负面作用。
当Rs=RL= Zo时，“巴伦”可以认为是1：1的阻抗变换器。同轴变换器在设计使用上有两点必须注意：源阻抗、负载阻抗和传输线阻抗的匹配关系；输入端和输出端应在规定的连接及接地方式下应用。在大多数情况下，电缆长度不能超过最小波长的八分之一。为了保证低频响应良好，还必须有一定绕组长度，可以依据下列经验公式来估算在频率高端和频率低端时所需绕组的长度。
在高频端：
lmax≤ 18 O00n／fh(cm)。 (1)
式中，fh为最高工作频率(MHz)；n为常数，一般取为0．08左右。
在低频端：
lmin≥ 50Rl / [ (1 + u/uo ) × fl ]。 (2)式中，fl为最低工作频率(MHz)；u/uo为磁芯在时的相对磁导率。
磁芯的影响可以用等效电感来反应，等效电感决定了频段低段反射量的大小，计算为：
L=uo ur n2 (S/J) (3)式中，L为电感值(H)；ur为相对磁导率；uo=4πx 10-7；S为磁环的面积；J为平均电长度；n为线圈圈数。
为避免频段高段指标恶化，电感值不能大于实际需要值，其经验公式为：
L = 4( R/Wmin) (4)
式中，R 为中间频带的输入阻抗；Wmin为最小角频率。 |
|
