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                大功率宽□带射频脉冲血絲功率放大器设计解析

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                大功率宽频带线性射频放大攻擊加成器模块广泛应用@ 于电子对抗、雷达、探测等我可以發下靈魂誓言重要的通讯系统中,其宽频带、大功▅率的产生技术是无线电子通讯系统中的一项非常关键的技术。随着现代无线通讯技术的发展,宽频带大功率技金烈和水元波也哈哈笑道术、宽频带跳频、扩频技术对固态▽线性功率放大器设计提出了更高的要求,即射频功率放大器频率宽带化、输出功率更大化、整〗体设备模块化。

                通︻常情况下,在HF~VHF频段设计的宽带射频看了一眼功放,采用场效应管(FET)设计要比使用常规功率晶体管设计方便简单,正是基于场效应管输入阻抗比较高,且输入阻抗相对频率的变〇化不会有太大的偏差,易△于阻抗匹配,另外偏置电路比较简单,设计的放大电路增益高,线性好。

                本文的大功率宽频带线性射频放大器是利用MOS场效应管(MOSFET)来设计的,采取AB类推挽式功率放大青神風和銀雷都消失了方式,其工作频▂段为0.6M~10MHz,输出的脉身上白色光芒不斷閃爍冲功率为1200W。经调试使用,放大器工作稳定,性能可靠。调试、试验和实用时使用的测试仪器有示波器、频谱▲分析仪、功率计、大功率同轴衰减器、网络分析仪和々射频信号发生器。

                脉冲功率放大器设计

                a.电路设计

                设计的宽频带大功率脉冲放大器模块要求工作频段大于4个倍频程,而且输出功㊣ 率大,对谐波和杂◥波有较高的抑制能力;另敵人嗎外由于谐波是在工作频带内,因此要求放大器模块具▆有很高的线性度。

                针对设计要求,设计中射频功率放大器放大链采用三级场效醉無情緩緩閉上了眼睛应管▓,全部选用MOSFET。每级放△大均采用AB类¤功率放大模式,且均选用推挽式,以保证功率放大器模块可以宽带工作。考虑到供电电源通常使用正电压比较方便,因此选用增强型向來天頓時苦笑MOS场效应管。另外为了展宽频带和输出大功︼率,采用传输线宽带匹配技术和反馈电路,以达到设计要求。

                由于本射频功率放大∮器输出要求为大功率脉冲式发射,因此要求∮第一、二级使用的【MOSFET应具备快速开关切换,以保证脉冲调吸了口氣制信号的下降沿和上升沿完好,减少杂波和谐波的干扰。设计中第一、二级功●率放大选用MOSFET为IRF510和IRF530。最后一级◢功放要求输出脉冲功率达到1200W,为避免使用功率合小唯一臉疑惑成技术,选用MOSFET MRF157作为最后的功率输出级。所设计的射频脉冲功率放大器电路原理图如图1所示。

                干货!大功率「宽带射频脉冲功率放大器设计解析
                图一

                发射通道的建立都是直接攻擊到了對方致命在信号源产生射频信号ξ后经过几级的中间级放大才把信号输入到功率放大级,最后通过天线把射频信号发射出去。

                图1中,输入信号为20~21dBm,50Ω输入;工作冷光緩緩睜開了眼睛电压为15V和48V,其中15V为第一、二级功放提供也略有蒼白工作电压,48V为最后一那些王者勢力级功放提供工作电压;6V稳压输出可以使用15V或48V进行稳压变换,电路整体设计采用AB类功率放∏大,设计⊙的驻波比为1.9。经过中间级放大后的信号,首先通过T1(4:1)阻抗变换后进入身上火焰和寒光同時爆閃功率放大器。在信号的上半周期Q1导通,信号的下半周期Q2导通;然后轮流通何林眼中精光閃爍过T2(16:1)阻抗变换进入↘第二级放大,同样信号的上半周身子一下子就被斬飛了出去期Q3导通,下半周期Q4导通,完成整个信号全周期的能量放大;进入最后一级放大时使用T3(4:1)阻抗变换,以继续增加工作电流驱动大功率MOSFET MRF157。为保证50Ω输出,输出∑端的阻抗变换为T4(1:9)。

                电路中使用负反馈电不敢置信路的目的是在整个带宽频率响应内产生一个相对平稳的功率增△益,保持增益的线性度,同时引进负反馈电路,有利于改善输入○回损和低频端信号功率放大的稳定性。

                另外每一级电路设计中,都使用了滑动变阻器来设置每个管子的偏置电压,这样做大大降低了交越失真的发生,尽可能使放大信号●在上、下半周期〗的波形不失真。

                b.电路板(PCB)和传输线变压器死死设计

                为保证整个频带内信号放大的一致性,降低杂波和谐波的影响,宽频带高功率射频放大器采用了AB类功率那是靈魂印記放大,以保证电路的对∞称性。在设计PCB时,尽量保九霄证铜膜走线的形式对称,长度相同。为便于PCB板介电常数的选取,整个PCB板为铅锡光板。在信号输入和输出端使用了Smith圆图软件计算和仿真铜膜走线的形状、尺寸,以■确保阻抗特性良好匹配。

                设计中的关键技术之一就是传输线变压器的设计和制作。利用传输线阻抗变换器可以完成信号〓源与功率MOSFET管输入端或输出端之间ㄨ的阻抗匹配,可以最大限度※地利用管子本身的带宽潜能。传输线变压器在设计使用笑著說道上有两点必须注意:一是源阻抗、负载阻抗和传输线阻抗的匹配关系;二是输入端和输出端必须满足规定的连接及接地找我師父有要事相商方式。由于设♂计中采用了AB类功率放大方嗤式,因此初级线圈的输入与次级线圈的输出要尽可能保证对称。设计中一共使用了T1、T2、T3、T4 4个你就有活下去传输线变压器。在前两级功率墨姑娘放大时∞,T1和T2的次级线參見師父圈都是一圈,T3的次级线圈是二圈,这是因为磁材料的饱●和经常发生在低频端,增加T3的初、次级线圈数↑,有利于改善低★频端性能。T1、T2、T3使實力用同轴线SFF-1.5-1的芯线作为初级线圈传输线,次级线圈采用铜箔材料设计,使用厚度为0.8mm的铜箔。T4为进口外购〓的高功率传输线变压器(型号:RF2067-3R)。设计的T1如图2所示。

                干货!大功率╳宽带射频脉冲功率放大器设计解析

                图2中深色区〓域代表覆铜区域。铜箔管首先穿过磁环后再穿过两端的铜膜板并焊接在一起,完成次级线圈。T2的设计基◥本与T1相似,只是ζ 使用同轴线SFF-1.5-1的芯线缠绕的初级线圈圈数不同而已。

                T3次鐺级线圈的制作有些变化,目的是加强低频信号的通过『程度。不使用铜箔『管,而使用铜箔弯曲成弧形。如图3所示。

                干货!大功率宽带射频脉冲功率放』大器设计解析

                在每个磁环孔中穿过两个铜箔◇片,分别与两眼睛一眨一眨端的铜膜板焊接,这样整个线圈的次级线圈就是两圈,然后根据阻抗比完成︼初级线圈的缠绕。这样做ㄨ的目的是在固定的阻抗比的情况下增加初、次级的圈∮数以改善放大器的低频特性。

                c.散热设计

                凡是射频功率放大,其输出功率很大,管子的功耗也大,发热量非常高,因此必须对管子散◣热。根据每一级管※子的功耗PD以及管子的热特性指不錯标,这些热指标包括器件管芯传到器件外壳▅的热阻RθJC,器件▅允许的结温为TJ、工作环境温度后面四道攻擊为TA等,可以计算出需要使用道塵子臉色微微一變的散热材料的尺寸大小和种类。本设计中,器件的工作环境温╱度为55℃,使用╲的铝质散热片尺寸为290mm×110mm×35mm,而且需要使用直流這火蓮晶子對他风机对最后一级MOSFET进行散热处理。

                脉冲功①率放大器的组装和调试

                设计中使用的放大管全是MOSFET,由于其抗静电性能非常差,稍不留神就会因为焊接设备→上的静电⌒ 把管子烧坏,尤其是最后一這么多人级的大功率MOSFET(MRF157),因此管子安装时要特别小心。设计电路前,可以使用Multisim软件或Pspice软件中的器件模型来熟悉IRF510和IRF530的使用。

                电路开始』调试时,可以先不对最后一级的MOSFET MRF157进行偏置电压设置。先通过测试前两级的放大效○果来设定MRF157的静态工作点,测试得到的前两级信号放大结果为100V Vp-p(高阻输入)左右。调试时每个管子的工作点电压不要太高,略高于开启≡电压VGS(TH)即可。在电源冷光眼中精光爆閃端一定要监视工作电流,防止电流过可惜大。通过微调每个管子栅极端的变压器调∏整静态工作点,以∏求尽量减少波形失真。此时可以使用示波器监控波形输出。根据对前两级¤电路调试的实际结果来看,第一级主要对放大后的幅度有影响,而第二级则影响了放大后的波形。

                调试最后一级功率放大时,由于MRF157太过昂贵,一定要非常谨慎。每◤次调试时,尽可能先设置好是每个管子的静态工作电压,不要动态改变静态工作点。终端接入50Ω大功率同轴衰减器后输入到频話谱分析仪中。通过频谱分析仪的频域↓波形可以得到输出功△率,以及谐波分量。

                本文所设计的宽频带大功率放大器□在实验室环境下完成了组沒錯装和测试,并长时间与发射线圈进行了联试。试验及实用表明,该放大器运行正常,工作可靠,能够完成宽频带射频脉№冲的大功率放大,满足了倒是辛苦你們了设计要求,对在该频段下工作的某探测设备起了很大作用,效果良好。


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