（西安电子工程研究所 陕西西安 710100）
摘要：介绍了C波段固态放大器的理论设计和方法，并用微波仿真软件对其偏置电路和匹配电路进行优化仿真，给出了仿真结果和电路版图。通过设计和调试该放大器，测试验证了该设计方法的可行性并给出了该功放的测试数据。
关键词：固态功放；砷化镓场效应晶体管；C波段；驻波
1概述
本固态功率放大器是用作某雷达末级功率放大管驱动工装，用来推动末级功放管放大微波信号。其输出功率不大，体积小，重量轻，安全性好，可长时间稳定可靠的工作。
微波晶体管分为双极型晶体管和场效应晶体管两类，双极型晶体管的工作是以少数载流子的扩散运动为基础的，其工作频率的提高受到结构工艺的限制；而场效应晶体管的工作是以多数载流子的漂移运动为基础的，其工作频率可以很高。
主要技术指标：
工作频带： C波段
工作带宽： ±300MHz
工作方式： 脉冲或连续波工作
输入功率： 10dBm
输出功率： ≥36dBm
相噪恶化： ＜5dB
供电： 12V/2A
2 功放设计方案
2.1 功放设计：微波晶体管放大器对小信号，大信号作用时的输入输出匹配电路的设计思想是不同的。小信号放大器设计中对输入输出电路的设计是为了所需的稳定增益和带宽；而大信号放大器设计主要是为了良好的漏极效率和饱和输出功率，以及良好的稳定性。这里采用了大信号散射参数来进行设计。
2.2功放组成：本固态功放由前级放大器和末级放大器组成，各级又由各自的放大链和偏置电路俩部分组成。偏置电路为微波器件提供了所需的栅极电压和漏极电压，并进行加电时序保护。放大链的功能是将频率源送来的10mW连续波放大到4W功率输出。
2.3 前级放大链
为了达到所要求的功率和增益，根据微波功率管的性能参数，前级放大链采用了两级放大,场效应管选用共源组态具有高增益，低噪声和最好的放大器稳定性。第一级采用了低噪声，高增益放大管FSX017WF,其增益11dB，功率P-1=21.5 dBm，将频率源送来的发射信号功率由10mW放大到141mW；第二级采用了FUJITSU公司生产的FLC107WG,其增益8 dB，功率P-1=30dBm，将功率放大到1000 mW;因为所选用的微波场效应管不是内匹配管，因此为每一级都设计了匹配枝节，其中包括总的输入输出匹配枝节。级与级之间采用共轭匹配以实现功率的最大传输。由于微波场效应管是单输入单输出，直流和高频共用一个端口，为了使高频信号减少对直流馈电的干扰以及自身的损耗，匹配枝节和馈电枝节结合起来一起优化。通过用ANSOFT DESIGNER仿真优化，级与级之间的匹配做到驻波1.5以下，放大器增益可达22.5dB,稳定性因子远大于1。因为频率高，微带板的接地很重要。为了使微带板良好接地，把微带板烧接在镀金铜板上，再把铜板安装在壳体上。
前级放大器实际输出功率在整个频带内达到500 mW--700 mW。
2.4 电源偏置电路
本功放所用的微波功率放大器件是砷化镓场效应管，场效应管要求开机时先加栅极电源,后加漏极电源；关机时先关漏极电源, 后关栅极电源,否则内部就会被烧毁。电源偏置电路能自动先加栅极电源,后加漏极电源;关机时先关漏极电源,后关栅极电源。各级场效应管的静态工作点如下：第一级放大器FSX017WF的电源是8V，-0.7V/35mA,第二级FLC107WG的电源是10V，-1.2V/250 mA。
2.5 末级放大链
末级放大器采用FUJITSU的FLM6472-4F，增益9.5 dB，功率P-1=36.5dBm.
末级放大管输出到4W需要前级激励不小于400 mW，前级实际输出满足要求。对FLM6472-4F进行仿真，包括输入匹配枝节和输出匹配枝节及馈电网络的整体仿真，仿真结果满足理论要求。电源偏置电路能自动先加栅极电源,后加漏极电源;关机时先关漏极电源,后关栅极电源。场效应管的静态工作点如下：FLM6472-4F电源是10 V，-0.45 V/1.1A。
3 总结
通过实际调试，前级放大器在6.5GHz—7.1GHz频带内输出功率在500mW—700mW范围内；整体调试放大器输出功率在6.5GHz—7.1GHz频带内达到4W。总结发现自己最初设计思路与实际调试结果基本吻合，功率，相噪和频带满足指标要求。
4结构
功放采用外壳作为散热体散热，结构简洁，安全可靠。
论文作者:郝海滨
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/12
标签：放大器论文; 电源论文; 栅极论文; 功率论文; 功放论文; 晶体管论文; 微波论文; 《电力设备》2017年第22期论文;