大功率寬帶射頻脈沖功率放大器設(shè)計

　　1．2 電路板(PCB)設(shè)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(shè)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(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)之一就是傳輸線變壓器的設(shè)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�？梢宰畲笙薅鹊乩�用管子本身的帶寬潛能。傳輸線變壓器在設(shè)計使用上有兩點必須注意：一是源阻抗、負(fù)載阻抗和傳輸線阻抗的匹配關(guān)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(shè)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(shè)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(shè)計，使用厚度為O．8mm的銅箔。T4為進(jìn)口外購的高功率傳輸線變壓器(型號：RF2067-3R)。設(shè)計的T1如圖2所示。

圖2

　　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(shè)計基本與Tl相似，只是使用同軸線SFF-1．5-l的芯線纏繞的初級線圈圈數(shù)不同而已。

　　73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。

圖3

　　在每個磁環(huán)孔中穿過兩個銅箔片，分別與兩端的銅膜板焊接，這樣整個線圈的次級線圈就是兩圈，然后根據(jù)阻抗比完成初級線圈的纏繞。這樣做的目的是在固定的阻抗比的情況下增加初、次級的圈數(shù)以改善放大器的低頻特性。

　　1．3 散熱設(shè)計

　　凡是射頻功率放大，其輸出功率很大，管子的功耗也大，發(fā)熱量非常高，因此必須對管子散熱。根據(jù)每一級管子的功耗PD以及管子的熱特性指標(biāo)，這些熱指標(biāo)包括器件管芯傳到器件外殼的熱阻ROJC，器件允許的結(jié)溫為T1、工作環(huán)境溫度為TA等，可以計算出需要使用的散熱材料的尺寸大小和種類。本設(shè)計中，器件的工作環(huán)境溫度為55℃，使用的鋁質(zhì)散熱片尺寸為290mm×110mm×35mm，而且需要使用直流風(fēng)機對最后一級MOSFET進(jìn)行散熱處理。