FLM3135-18F是FUJITS公司生产的工作频带为3.1 GHz~3.5 GHz的微波场效应管,内部集成有
匹配的输入输出阻抗网络。在50 Ω系统的标准通信频带内可产生较理想的功率和增益。LM3135-18F的基本性能参数如表1所列。
2.3 第一级驱动放大器的设计
S波段FET的功率增益和集成功率放大器的增益一般为8 dB~12 dB,为满足设计指标的输出功率要求,末级功放需加前级驱动放大。驱动放大器不仅要有足够的带宽、增益和输出功率,同时还要有足够高的线性度不至于对系统的交调、谐波产生影响。由式(4)可知,为使驱动级对总体的交调指标影响小于1 dB,在输出回退6 dB的测试条件下,IM3应小于-53 dBc。主要采取了两种措施保证其线性度:一是驱动放大工作在A类放大器。A类放大器的线性最好,不会引入大失真,同时工作在A类放大器的功率场效应管一般输入输出阻抗Q值低,易于宽带匹配;二是选用输出功率大于所需功率的高线性GaAs功率放大管,采取冗余设计。
驱动级放大管选用Motorola公司的1 W GaAsFET。放大器的匹配电路采用微带线和高Q值陶瓷电容的半集总电路形式,仿真用S参数近似GaAsFET的特性,然后再调整输出匹配电路。实际测得输出24 dBm,驱动放大器的IM3小于-60 dBc,基本不影响系统的输出频谱。图1所示是驱动放大器的设计原理图。
2.4 末级功率放大器的设计
一般窄带内的功放管阻抗参数已知,设计功放匹配电路是整个系统设计的关键。即设计一个两端口线性无源网络,一端口负载为50 Ω,另一端口的输出阻抗和功放管的输出输入阻抗共轭匹配。阻抗匹配的结果直接影响功放的输出增益和功率。为了达到理想的匹配效果,往往采用微带线和并联电容的混合网络实现功放的匹配电路,输人输出电路拓扑类似,采用低通电路结构。但是由于高功率GaAs FET的总栅宽很大,器件的阻抗很低,导致输入输出阻抗受封装寄生电容和电感的影响,在管壳外匹配放大器电路非常困难,特别是在高频,设计带宽功率FET放大器最直接的方法就是在微波封装内使用内匹配来解决器件的低输入阻抗问题。
S波段FLM3135-18F微波管场效应管,具有内部阻抗匹配网络,因此,设计时只需重点设计电源配置网络,而输入输出端可以利用集总元件和分布元件作为匹配网络。宽带和功率电平大于5 W时,通常选州集总元件作为功率FET的输入匹配电路,利用键合金属线实现集总电感,而电容则使用高介电常数陶瓷的金属“绝缘体”金属型。电容器的寄生电感和电阻必须小,并且具有足够的热和机械强度,小的温度系数,40 V或更高的击穿电压。由于输出阻抗比输入阻抗高的多,输出匹配网络用集总和分布元件实现。图2是末级放大器的原理图。