大功率寬頻帶線性射頻放大器模塊廣泛應用于電子對抗,、雷達,、探測等重要的通訊系統(tǒng)中，其寬頻帶,、大功率的產(chǎn)生技術是無線電子通訊系統(tǒng)中的一項非常關鍵的技術,。隨著現(xiàn)代無線通訊技術的發(fā)展，寬頻帶大功率技術,、寬頻帶跳頻、擴頻技術對固態(tài)線性功率放大器設計提出了更高的要求,，即射頻功率放大器頻率寬帶化,、輸出功率更大化、整體設備模塊化,。
　　通常情況下,，在HF~VHF頻段設計的寬帶射頻功放，采用場效應管(FET)設計要比使用常規(guī)功率晶體管設計方便簡單,，正是基于場效應管輸入阻抗比較高,，且輸入阻抗相對頻率的變化不會有太大的偏差，易于阻抗匹配,，另外偏置電路比較簡單,，設計的放大電路增益高，線性好,。
　　本文的大功率寬頻帶線性射頻放大器是利用MOS場效應管(MOSFET)來設計的,，采取AB類推挽式功率放大方式，其工作頻段為0.6M~10MHz,，輸出的脈沖功率為1200W,。經(jīng)調(diào)試使用，放大器工作穩(wěn)定,，性能可靠,。調(diào)試、試驗和實用時使用的測試儀器有示波器,、頻譜分析儀,、功率計、大功率同軸衰減器,、網(wǎng)絡分析儀和射頻信號發(fā)生器,。
1 脈沖功率放大器設計
1.1 電路設計
　　設計的寬頻帶大功率脈沖放大器模塊要求工作頻段大于4個倍頻程,，而且輸出功率大，對諧波和雜波有較高的抑制能力,；另外由于諧波是在工作頻帶內(nèi),，因此要求放大器模塊具有很高的線性度。
　　針對設計要求,，設計中射頻功率放大器放大鏈采用三級場效應管,，全部選用MOSFET。每級放大均采用AB類功率放大模式,，且均選用推挽式,，以保證功率放大器模塊可以寬帶工作?？紤]到供電電源通常使用正電壓比較方便,，因此選用增強型MOS場效應管。另外為了展寬頻帶和輸出大功率,，采用傳輸線寬帶匹配技術和反饋電路,，以達到設計要求。
　　由于本射頻功率放大器輸出要求為大功率脈沖式發(fā)射,，因此要求第一,、二級使用的MOSFET應具備快速開關切換，以保證脈沖調(diào)制信號的下降沿和上升沿完好,，減少雜波和諧波的干擾,。設計中第一、二級功率放大選用MOSFET為IRF510和IRF530,。最后一級功放要求輸出脈沖功率達到1200W,，為避免使用功率合成技術，選用MOSFET MRF157作為最后的功率輸出級,。所設計的射頻脈沖功率放大器電路原理圖如圖1所示,。

　　發(fā)射通道的建立都是在信號源產(chǎn)生射頻信號后經(jīng)過幾級的中間級放大才把信號輸入到功率放大級，最后通過天線把射頻信號發(fā)射出去,。
　　圖1中,，輸入信號為20~21dBm，50Ω輸入,；工作電壓" title="工作電壓">工作電壓為15V和48V,，其中15V為第一、二級功放提供工作電壓,，48V為最后一級功放提供工作電壓,；6V穩(wěn)壓輸出可以使用15V或48V進行穩(wěn)壓變換，電路整體設計采用AB類功率放大，設計的駐波比為1.9,。經(jīng)過中間級放大后的信號,，首先通過T1(4:1)阻抗變換后進入功率放大器。在信號的上半周期Q1導通" title="導通">導通,，信號的下半周期Q2導通,；然后輪流通過T2(16:1)阻抗變換進入第二級放大，同樣信號的上半周期Q3導通,，下半周期Q4導通,，完成整個信號全周期的能量放大；進入最后一級放大時使用T3(4:1)阻抗變換,，以繼續(xù)增加工作電流驅(qū)動大功率MOSFET MRF157,。為保證50Ω輸出，輸出端的阻抗變換為T4(1:9),。
　　電路中使用負反饋電路的目的是在整個帶寬頻率響應內(nèi)產(chǎn)生一個相對平穩(wěn)的功率增益,，保持增益的線性度，同時引進負反饋電路,，有利于改善輸入回損和低頻端信號功率放大的穩(wěn)定性,。
　　另外每一級電路設計中，都使用了滑動變阻器來設置每個管子的偏置電壓,，這樣做大大降低了交越失真的發(fā)生，盡可能使放大信號在上,、下半周期的波形不失真,。
1.2 電路板(PCB)和傳輸線變壓器設計
　　為保證整個頻帶內(nèi)信號放大的一致性，降低雜波和諧波的影響,，寬頻帶高功率射頻放大器采用了AB類功率放大,，以保證電路的對稱性。在設計PCB時,，盡量保證銅膜走線的形式對稱,，長度相同。為便于PCB板介電常數(shù)的選取,，整個PCB板為鉛錫光板,。在信號輸入和輸出端使用了Smith圓圖軟件計算和仿真銅膜走線的形狀、尺寸,，以確保阻抗特性良好匹配,。
　　設計中的關鍵技術之一就是傳輸線變壓器的設計和制作。利用傳輸線阻抗變換器可以完成信號源與功率MOSFET管輸入端或輸出端之間的阻抗匹配,，可以最大限度地利用管子本身的帶寬潛能,。傳輸線變壓器在設計使用上有兩點必須注意：一是源阻抗、負載阻抗和傳輸線阻抗的匹配關系,；二是輸入端和輸出端必須滿足規(guī)定的連接及接地方式,。由于設計中采用了AB類功率放大方式,，因此初級線圈的輸入與次級線圈的輸出要盡可能保證對稱。設計中一共使用了T1,、T2,、T3、T4 4個傳輸線變壓器,。在前兩級功率放大時,，T1和T2的次級線圈都是一圈，T3的次級線圈是二圈,，這是因為磁材料的飽和經(jīng)常發(fā)生在低頻端,，增加T3的初、次級線圈數(shù),，有利于改善低頻端性能,。T1、T2,、T3使用同軸線SFF-1.5-1的芯線作為初級線圈傳輸線,，次級線圈采用銅箔材料設計，使用厚度為0.8mm的銅箔,。T4為進口外購的高功率傳輸線變壓器(型號：RF2067-3R),。設計的T1如圖2所示。

　　圖2中深色區(qū)域代表覆銅區(qū)域,。銅箔管首先穿過磁環(huán)后再穿過兩端的銅膜板并焊接在一起,，完成次級線圈。T2的設計基本與T1相似,，只是使用同軸線SFF-1.5-1的芯線纏繞的初級線圈圈數(shù)不同而已,。
T3次級線圈的制作有些變化，目的是加強低頻信號的通過程度,。不使用銅箔管,，而使用銅箔彎曲成弧形。如圖3所示,。