数字电视发射机中功率放大器的设计

大。ＬＤＭＯＳ在小信号放大时近似线性，几乎没有交调失真，很大程度简化了校正电路。ＭＯＳ器件的直流栅极电流几乎为零，偏置电路简单，无需复杂的带正温度补偿的有源低阻抗偏置电路。
　　
　　１．２电路结构选择及比较
　　
　　小信号Ｓ参数可以用于甲类放大器的设计，也就是要求信号的放大基本限制在晶体管的线性区域。然而，涉及到大功率放大器时，由于放大器工作在非线性区，所以小信号通常近似无效。此时必须求得晶体管的大信号Ｓ参数或阻抗，以得到合理的设计效果。
　　
　　一般说来，甲类工作状态失真系数最小，具有良好的线性度。但是在大功率应用情况下，由于甲类工作状态的效率低（５０％）而不适用。采用甲乙类推挽放大器的电路形式，可以得到与甲类放大器相近的线性指标。
　　
　　推挽电路形式由两个独立且无任何内部连接的单管放大器构成，通过两个巴伦进行功率的矢量分配与合成。由于巴伦本身具有变阻的特点，因此大大降低了变阻比带来的阻抗匹配的困难，且巴伦对于偶次谐波具有很好的抑制作用。但是由于巴伦两边间隔过小，两路相互影响较大，所以应用巴伦结构的放大器稳定性较差，且该电路的输入和输出驻波比较差。
　　
　　本文采用平衡放大器的形式，结构如图１所示。其工作原理与巴伦结构的电路相似，但是由于３ｄＢ电桥的应用，使得两路射频信号之间隔离较好，有利于两个端口的匹配。相对于单管放大器结构，其优点如表１。
　　
　　表1平衡放大器与单管放大器特性比较
　　
　　特性平衡放大器单管放大器输入输出反射好较差噪声特性较好较差长期稳定性好较差
　　元件离散性对放大电路影响
　　
　　较小较大
　　１．３匹配网络设计
　　
　　由于ＭＲＦ３７３没有提供内匹配，所以要在放大电路中构建匹配网络。数字电视反射系统中的放大电路工作在４７０ＭＨｚ～８６０ＭＨｚ，需要在宽频带范围内实现阻抗匹配。宽带放大器匹配电路设计的基本思想是：在放大器的输入输出及级间都采用电抗匹配网络进行多级阻抗变换。该网络只起匹配作用，不额外损耗功率，可以保证最大的传输系数，对器件特性起均衡作用，并可以满足系统所需要的带宽要求。
　　
　　使用器件的ＩＶ曲线或者通过输出功率、工作电压等参数可以确定负载ＲＬ。为使输出功率最大，用ＲＬ表示器件的内部漏极负载，以此作为输出匹配电路的目标。如果一个网络对一个复阻抗有最佳匹配，则网络的输出阻抗等于负载阻抗的复数共轭值。现在的负载阻抗是纯实数ＲＬ，所以最佳输出匹配电路反映到器件漏极负载的阻抗是ＲＬ的复数共轭值，即：
　　
　　ＲＬ＝（ＶＤＤ－ＶＤＳ（ｓａｔ））２／２Ｐ
　　
　　其中ＶＤＤ是工作电压，ＶＤＳ（ｓａｔ）是拐点电压，Ｐ是输出功率。
　　
　　根据上式可以算出，ＭＲＦ３７３的ＲＬ大约为６Ω。
　　
　　本文中的放大电路采用分离元件和分布参数元件混合使用的方法。由于电感比电容有更高的热损耗，所以在此类电路中通常避免使用电感，而使用高阻抗的传输线代替。混合类型的匹配网络通常包括几段串连的传输线以及间隔配置的并联电容。该放大器的输入匹配部分采用了四节连阻抗变换，输出匹配采用五节连阻抗变换的混合电路形式。输入、输出匹配网络拓扑图如图２、图３所示。
　　
　　２电路优化与仿真结果
　　
　　由于数字电视发射系统要求放大电路必须工作在线性放大状态，可以用小信号Ｓ参数法分析。借助器件厂商提供的小信号Ｓ参数文件，

《数字电视发射机中功率放大器的设计(第2页)》