作者：馬中華,，歐陽(yáng)軍,，陳 彭

隨著社會(huì)的進(jìn)步，作為奢侈品的汽車(chē)消費(fèi)品已經(jīng)開(kāi)始在普通家庭普及,，汽車(chē)的行車(chē)安全是越來(lái)越重要,，因此，各國(guó)對(duì)交通安全越來(lái)越重視,。據(jù)統(tǒng)計(jì),，世界上大多數(shù)交通事故是司機(jī)反映不及造成的，其中絕大部分是屬于汽車(chē)相撞追尾,，為了提前避免這種反應(yīng)不及的交通事故,，為安全駕駛的輔助控制裝置汽車(chē)防撞雷達(dá)隨之產(chǎn)生。國(guó)際上對(duì)汽車(chē)防撞雷達(dá)的研究較早,，其中K波段的汽車(chē)防撞雷達(dá)技術(shù)較為成熟,，W波段也開(kāi)始有大量的研究文獻(xiàn)發(fā)表,。因?yàn)橐陨喜ǘ晤l率較高，用集總參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)電路會(huì)產(chǎn)生很大的寄生效應(yīng),，一般用分布參數(shù)來(lái)完成此類(lèi)電路的設(shè)計(jì),，當(dāng)然目前也出現(xiàn)了一些24GHz汽車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的MMIC模塊，但是其成本較高,。在汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)中,，功率放大器是一個(gè)很重要的部件，同樣它會(huì)引入大量的噪聲,。在K波段,，功率放大器的寄生效應(yīng)變得非常大，像集總參數(shù)的寄生效應(yīng),，引線(xiàn)的寄生效應(yīng),，焊盤(pán)等。為降低企業(yè)的制造成本,，提高開(kāi)發(fā)的靈活性,，文中用共面波導(dǎo)技術(shù)設(shè)計(jì)了工作在24 GHz汽車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的功率放大器模塊。

1 功率放大器的設(shè)計(jì)

    根據(jù)功率放大器的設(shè)計(jì)原理,，首先選定功放管的工作點(diǎn)Q,，定出其電源電壓，確定在設(shè)計(jì)頻段內(nèi)的穩(wěn)定性,，然后做出輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)如圖1所示,。

1．1 電路設(shè)計(jì)

    功放管選用安華高(avagotech)公司的E-PHEMT類(lèi)型的VMMK-1218，因?yàn)槠?chē)提供的電源為5 V,，所以此功放管的電源電壓選為5 V,。VMMK-1218的靜態(tài)工作點(diǎn)選為VDS=2.5V，IDS=25mA,。其中直流偏置通過(guò)電阻分壓得到,，為了消除微波信號(hào)進(jìn)入直流電路并加了電源濾波電路，用高頻厄流線(xiàn)圈阻斷微波信號(hào),。在輸入和輸出端加了匹配濾波網(wǎng)絡(luò),，并用隔直電容進(jìn)行了直流的隔離，以防止影響前級(jí)和后級(jí)電路,。

1．2 微波電路的設(shè)計(jì)

    汽車(chē)?yán)走_(dá)的工作頻率為24 GHz,，集總參數(shù)元件在此頻率下的寄生效應(yīng)非常明顯，故需要利用分布參數(shù)元件來(lái)設(shè)計(jì)輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò),、電源濾波電路和輸入輸出的隔直電容,。電路如圖3所示。其中電阻R1，R5,，R6為偏置的分壓電阻。

2 仿真和測(cè)試結(jié)果

    圖4為放大器穩(wěn)定性仿真的波形圖,，在24～24．25 GHz的范圍內(nèi),，穩(wěn)定因子全部大于1，說(shuō)明在此頻段內(nèi)放大器是穩(wěn)定的,。

    圖5為電路版圖圖3的S參數(shù)的仿真結(jié)果,，在24～24．25 GH韻頻段內(nèi)，電路的正向傳輸系數(shù)達(dá)到了8 dB左右,，輸入口的反射系數(shù)小于-13 dB,，輸出口的反射系數(shù)小于-20 dB，而此時(shí)的反向傳輸系數(shù)最大也只有-17 dB,。

    圖6是微帶功率放大器的輸入和輸出阻抗的smith圓圖,，信號(hào)頻率從24～24．25 G的范圍內(nèi)輸入端和輸出端的阻抗變化，可以看到,，S(2,，2)基本已經(jīng)接近匹配，S(1,，1)稍差,，但是這對(duì)于輸入端的噪聲抑制有益。圖7為24 G微帶功率放大器的噪聲系數(shù)瀏試圖,，可以看到,，在頻率的低端和高端，無(wú)論是單邊帶還是雙邊帶的噪聲系數(shù)都很高,，在24～24．25 G的范圍內(nèi),，NFdsb和NFssb都小于2．3。

    圖8所示為2,，4 G功率放大器的增益壓縮曲線(xiàn),，可以得出此功率放大器的輸出1 dB壓縮點(diǎn)在18．5 dBm左右，輸入1 dB壓縮點(diǎn)在10．5 dBm左右,，其增益為8 dB,。

3 結(jié)論

    基于汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了工作在24 G的功率放大器,，為了減少在24 G的寄生效應(yīng),，采用了微帶的設(shè)計(jì)方法。最終在漏源為2．5 V,，漏極電流25mA偏置的情況下,，得到了微帶功率放大器的電路，仿真測(cè)試表明，功放的輸入輸出匹配良好,，功率增益達(dá)到了8 dB,，最大輸出不失真功率可達(dá)18．5 dBm，噪聲系數(shù)低于2．3 dB,。適合汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用,。