2-6GHz幅相一致限幅放大器.doc

文档..图1两个管芯连接的原理Rg=Z0GATELINEDRAINLINEZ0VD2ZDZDZDZDZGZDZGZGZGID0ZDID1ZDID2ZDIG0ZDIG1IG2ZDVD0R0YDVD1YDVG1VG2VGM1VGM2VG02~6GHz幅相一致限幅放大器胡昌洪(成都610036·信息产业部电子第二十九研究所)【摘要】采用FET管芯四级单端行波放大电路设计了2~6GHz幅相一致限幅放大器。该放大器增益大于45dB,在-35dBm~+5dBm输入功率范围内,幅度一致性优于±,相位一致性优于±5°,限幅输出功率大于10dBm,限幅输出功率波动小于±,谐波抑制大于10dBc。关键词MESFET行波放大相位一致幅度一致混合集成0引言目前有许多通用特性的放大器产品,比如微波低噪声放大器、微波功率放大器和微波限幅放大器等等。但是在宽动态范围内具有幅度相位一致的放大器并不多见。这种特性的放大器是多波束和相控阵雷达电子对抗系统所必需的重要部件。本文报道在2~6GHz频段内,在-35dBm~+5dBm输入功率范围内,幅度一致性优于±,相位一致性优于±5°的幅度相位一致限幅放大器。该放大器采用行波电路设计,具有较好的增益平坦度,低的反射系数和良好的稳定性。1工作原理有关行波放大器的原理在1935年由普赛维尔最初提出,在随后的几年中,许多作者对行波放大器的理论和实验结果进行了论述,随着GaAs半导体技术的发展,在单片放大器设计中已经广泛地使用行波放大电路。两个管芯连接的行波电路原理图如图1所示。行波放大器的增益为:YGain?(1)其中:??341330441431DRDYDRDCGG????????141131241232DRDRDRDCGDG???????????D?????????320310420412DYDYDYDC????对于任意连接项可得:???nkkAD0(2a)对于相同连接项为:nAD?(2b)矩阵[A]可以表达为:121AAAA?(2c)如果用传输线特性阻抗GZ、DZ及电长度?、D?代替集总元件GZ、DZ,晶体管和导纳DY表达为:?????????????1000**********GDZZA????????????????,设计必须一次到位,对电路最好不进行任何调试,否则将难以满足技术指标的要求,尤其是相位指标的要求。为此,我们采用行波放大电路,利用混合集成工艺和FET管芯进行设计。该电路一级采用了三个相同管芯组成的行波电路。单级放大器的设计必须具有好的稳定性和驻波特性,以便于实现多级级联,偏置电路的设计必须确保放大器在工作频带内稳定可靠。放大电路所用无源元件值,按最佳增益和驻波为优化目标,单个放大模块的电路参数利用HPEESOF软件进行优化,在1~7GHz频率范围内增益大于10dB,输入输出电压驻波比小于2。在放大器模块结构设计方面,合理布局电路,实现了部件的小型化、模块化,具有良好的可级联性,可级联出10dB、20dB、30dB、40dB等不同增益的放大器。在工艺方面采用薄膜加工、激光切异形和微电子焊接组装等先进工艺手段,使放大器具有可靠性高、生产性好等特点。