射頻功放設(shè)計

提高功率放大器的線性，是當(dāng)前微波電路設(shè)計研究的熱點。第七講1功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—工作頻帶工作頻帶是指放大器應(yīng)滿足全部性能指標(biāo)的連續(xù)頻率范圍。硅雙極型晶體管功率放大器和硅金屬氧化物場效應(yīng)管功率放大器的工作頻率是從300MHz到4GHz（注：以上數(shù)據(jù)是1995年前水平），砷化鎵場效應(yīng)管功率放大器的工作頻率是從一吉赫到幾十吉赫。為了適應(yīng)通信技術(shù)的發(fā)展，專門開辟了標(biāo)準(zhǔn)通信頻道，工作帶寬從0.5GHz到1GHz，如表7-1所列。2功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—輸出功率1．飽和輸出功率當(dāng)功率放大器的輸入功率加大到某一值后，再加大輸入功率并不會改變輸出功率的大小，該輸出功率稱為功率放大器的飽和輸出功率。2．1dB壓縮點輸出功率P1dB功率放大器增益壓縮1dB所對應(yīng)的輸出功率稱為1dB壓縮點輸出功率，記作P1dB。最好的功率匹配并不能得到最好的增益匹配。通常高功率器件的增益低于低功率器件的增益。在寬帶系統(tǒng)中要想得到較好的功率輸出是很難實現(xiàn)寬帶匹配的。3功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—功率效率和功率附加效率4功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—交調(diào)失真5功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—三階交調(diào)6功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—三階交調(diào)(1)P1dB點三階交調(diào)系數(shù)M3(1dB)P1dB和M3(1dB)是度量微波功率放大器非線性的兩個不同指標(biāo)，它們之間有一定聯(lián)系。假定微波功率放大器是一個無慣性非線性網(wǎng)絡(luò)，且在P1dB點的幅度非線性很小，在上述兩個假設(shè)條件下，兩個角頻率為

1和

2的等幅信號輸入時，P1dB點的三階交調(diào)系數(shù)近似為由于理論分析中的假設(shè)，實際測量的誤差以及微波晶體管實際非線性特性優(yōu)劣程度的不一致，在工程估算時，常取M3(1dB)為–20dBc。這里還得注意，上式僅適用雙信號等幅情況，如果三信號等幅輸入時，上式就不適用了。7功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—三階交調(diào)(2)任意輸入功率的三階交調(diào)系數(shù)M3圖7-1是雙頻等幅信號輸入時基波信號輸出功率和三階交調(diào)功率對應(yīng)基波信號輸入功率的變化特性。由圖看出，基波信號輸出功率與輸入功率是1:1（dB數(shù)）變化關(guān)系，即輸入功率增加1dB時，輸出信號也增加1dB。三階交調(diào)產(chǎn)物與基波信號輸入功率是3:1（dB）變化關(guān)系，即基波信號輸入功率增加1dB，使三階交調(diào)系數(shù)M3惡化2dB。根據(jù)上述變化特性，任意輸入功率Pin時的三階交調(diào)系數(shù)M3可由下式估算

式中Pin——基波信號（

1或

2）輸入功率；Pin(1dB)——基波信號1dB增益壓縮點輸入功率。注意上式中各變量都是以dB為運算單位。圖7-1中基波信號輸出功率特性延長線與三階交調(diào)特性延長線的交點稱為三階交調(diào)交截點。8功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—三階交調(diào)(3)三階交調(diào)交截點圖7-1中基波信號輸出功率特性延長線與三階交調(diào)特性延長線的交點稱為三階交調(diào)交截點，用符號IP3表示，對應(yīng)的輸出功率是P1，它也反映了微波功率放大器的非線性，當(dāng)輸出功率一定時，三階交調(diào)交截點輸出功率P1越大，微波功率放大器的線性就越好。由P1也可以估計三階交調(diào)系數(shù)式中，Pout是基波信號輸出功率。所有變量都是以dB為運算單位，它只適用信號功率較小的情況。三階交調(diào)交截點比1dB壓縮點大10dB，它是放大器在A類工作時的一個假想點。9功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—三階交調(diào)10功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—二階交調(diào)(1)二階交調(diào)系數(shù)兩個角頻率為

1和

2的等幅基波信號同時輸入微波功率放大器時，非線性引起的二階交調(diào)（

2

1）失真比二次諧波（2

1和2

2）失真嚴(yán)重，大了6dB，它也比三階交調(diào)失真嚴(yán)重。由于二介交調(diào)是二階非線性引起的失真，從電路結(jié)構(gòu)的角度分析，可以用平衡電路減小這種失真。此外，在窄帶系統(tǒng)中，二階交調(diào)分量偏離基波信號頻率較遠(yuǎn)，可以采用濾波技術(shù)減小它對系統(tǒng)的影響，故設(shè)計窄帶功率放大器時并不考慮這一項技術(shù)指標(biāo)。而在多信號寬帶傳輸系統(tǒng)（如電纜電視系統(tǒng)）中，二階交調(diào)產(chǎn)物是落在信號通道內(nèi)，此時，無法用濾波器去減小它對系統(tǒng)的影響，因此，設(shè)計寬帶功放時必須考察這一項技術(shù)指標(biāo)。二階交調(diào)系數(shù)式中P2'——頻率為

2

1的二階交調(diào)功率；P1和P2——對應(yīng)角頻率

1和

2的信號輸出功率。因此，在多信號寬帶傳輸系統(tǒng)中，二階交調(diào)系數(shù)也是功率放大器非線性的一項重要指標(biāo)，它的大小取決于電路結(jié)構(gòu)及其工作狀況。11功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—二階交調(diào)2、二階交調(diào)交截點同三階交調(diào)交截點一樣，二階交調(diào)交截點是二階交調(diào)特性延長線與基波信號輸出功率特性延長線的交點。用符號IP2表示。二階交調(diào)產(chǎn)物與基波信號輸入功率呈2:1(dB)變化關(guān)系，即基波信號輸入功率增加1dB，使二階交調(diào)系數(shù)惡化1dB。圖7-2二階交調(diào)交截點12功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—三拍失真13功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—三拍失真14功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—交擾調(diào)制失真15功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—交擾調(diào)制失真16功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—交擾調(diào)制失真17功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—調(diào)幅—調(diào)相轉(zhuǎn)換1．調(diào)幅—調(diào)相效應(yīng)分析大信號通過微波功率放大器時，輸出信號會產(chǎn)生相移，相移大小隨輸入信號功率的大小而變化，這種現(xiàn)象稱之為調(diào)幅—調(diào)相效應(yīng)。微波功率放大器可以看成是一個三階非線性系統(tǒng)，它的載波輸出信號同時含有一階及三階成分 （7-23）式中

s——基波信號的角頻率；k1和k3——非線性系統(tǒng)的一階和三階系數(shù)；A——基波輸入信號幅度。如果電路中包含容性非線性元件，則一階和三階系數(shù)之間就有相位差（既不是0

，也不是180

）。由式（7-23）看出，載波輸出信號的相位與輸入信號幅度有關(guān)。顯然，調(diào)幅—調(diào)相效應(yīng)是增益壓縮直接表現(xiàn)的結(jié)果，增益壓縮得越厲害，調(diào)幅—調(diào)相效應(yīng)就越強，電路進入飽和狀態(tài)后，調(diào)幅—調(diào)相效應(yīng)將非常嚴(yán)重。在通信系統(tǒng)及圖象傳輸系統(tǒng)中，調(diào)幅—調(diào)相效應(yīng)的存在，會使群時延失真，微分相位、微分增益和交調(diào)失真變壞。因此希望盡可能減小功率放大嚦嚦的調(diào)幅—調(diào)相效應(yīng)。18功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—調(diào)幅—調(diào)相轉(zhuǎn)換19功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—調(diào)幅—調(diào)相轉(zhuǎn)換4、交調(diào)噪聲在單載波工作時，由于采用恒定包絡(luò)的調(diào)制方式（如FM制），調(diào)幅—調(diào)相效應(yīng)的影響可以忽略不計。但在多載波工作時，由于每個載波頻率不等，合成后一定會出現(xiàn)包絡(luò)起伏，這種起伏經(jīng)過調(diào)幅—調(diào)相轉(zhuǎn)換成非線性效應(yīng)，也會產(chǎn)生三階交調(diào)失真及三拍失真。該分量與基波的比是 （2f1–f2）項： （f1+f2–f3）項：式中n——載波數(shù)；Kp——調(diào)幅—調(diào)相轉(zhuǎn)換系數(shù)。隨著載波數(shù)n的增加，所有三階交調(diào)失真及三拍失真都將減小。20功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—諧波失真21功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—輸入輸出駐波比大功率管的輸入阻抗和輸出阻抗都很低，BJT的輸入阻抗實部只有幾個歐姆，與50

系統(tǒng)失配得比較厲害。而MESFET的輸入阻抗較高，與50

系統(tǒng)失配得也很大，失配嚴(yán)重時，會損壞功率管。輸入、輸出駐波比變壞還會使系統(tǒng)的增益起伏和群遲延變壞，因此功率放大器的輸入、輸出駐波比應(yīng)該滿足一定要求。在大容量數(shù)字通信系統(tǒng)中，功率放大器的輸入、輸出駐波比取1.2:1，而在一般系統(tǒng)中，功率放大器的輸入、輸出駐波比可以取到2:1。它也是設(shè)計微波功率放大器時必須考慮的一項技術(shù)指標(biāo)。22功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—增益平坦度與增益斜率1．增益平坦度增益平坦度是一項普通指標(biāo)，它說明功率放大器增益在一定頻率范圍內(nèi)的變化大小。增益平坦度應(yīng)該是在50

負(fù)載情況下定義，而組成實際系統(tǒng)的部件存在不同程度的反射。因此，實際系統(tǒng)并不是理想50

系統(tǒng)，故實際系統(tǒng)的增益平坦度比各個部件測出的增益平坦度要大。例如在平衡放大器中，信號端和負(fù)載端接得不是理想50

時，增益平坦度會變壞，最壞情況是其中式中

G——總增益起伏量； [

G]S(或L)——信號端（或負(fù)載端）增益起伏量； (VSWR)A——放大器駐波比； (VSWR)S(或L)——信源端（或負(fù)載端）駐波比。在一些要求十分苛刻的系統(tǒng)中，必須采用CAD技術(shù)，精確計算功率放大器帶內(nèi)的增益起伏，計算值應(yīng)盡可能小，其最小值取決計算機運算精度。同時，盡可能減小輸入、輸出駐波比對增益起伏的影響。23功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—增益平坦度與增益斜率2、增益斜率增益斜率并不是對所有系統(tǒng)都提出要求，而僅僅是數(shù)字通信系統(tǒng)中的一項重要指標(biāo)。它是指功率放大器在指定的輸出功率情況下，在一路信號通帶（或一個轉(zhuǎn)發(fā)器通帶）內(nèi)增益對頻率的變化率，單位是每兆赫帶寬內(nèi)的增益變化量。例如用于衛(wèi)星地面站的5W功率放大器，帶寬500MHz，增益斜率

0.02dB/MHz（在任意40MHz內(nèi)、輸出功率5W時）。24功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—寄生雜波仔細(xì)地設(shè)計和充分地試驗就可以把寄生雜波減到最小，但是要把所有可能引起寄生雜波的條件合在一起去同時檢驗是不可能的。例如，濾波器在工作頻帶內(nèi)匹配性能較好，同時在帶外恰好是嚴(yán)重失配，這種情況就比較復(fù)雜，也不好模擬。如果懷疑系統(tǒng)存在寄生雜波，最好先檢查功率放大器。圖7-3諧波及寄生雜波1．寄生雜波分析寄生雜波是系統(tǒng)中不需要的那些信號，是功率放大器放大過程中引起的一種信號失真，它與輸入信號不是諧波關(guān)系，如圖7-3所示。這些寄生雜波絕大部分是在高驅(qū)動電平或輸入與輸出嚴(yán)重失配時出現(xiàn)的。25功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—寄生雜波2、無寄生雜波動態(tài)范圍無寄生雜波動態(tài)范圍是允許信號的輸入功率范圍，在這個輸入功率范圍內(nèi)，系統(tǒng)中將不存在寄生雜波。無寄生雜波動態(tài)范圍的最大功率主要取決于系統(tǒng)的增益、三階交截點和噪聲電平；而最小功率主要取決于噪聲系數(shù)和噪聲帶寬。這個范圍可以確保從放大器輸出的信號不會有任何失真。為了實現(xiàn)一個較好的無寄生雜波動態(tài)范圍，要求功率放大器噪聲盡可能小，三階交截點盡可能高。然而低噪聲器件的輸出功率較低，而高功率器件的噪聲系數(shù)較大，需要折衷考慮。3．技術(shù)指標(biāo)寄生雜波是以載波參考電平，以dBc為單位。一般要求在–60dBc以下。26功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)—微波輻射大功率放大器的微波輻射將直接干擾系統(tǒng)的正常工作。產(chǎn)生微波輻射的主要原因是功率放大器的屏蔽不好，也可能是連接用的電纜外導(dǎo)體屏蔽性能不好或者接頭安裝不好等原因而引起的泄漏。因此在設(shè)計功率放大器時要注意接頭的安裝，結(jié)構(gòu)設(shè)計要有良好的屏蔽性能，電纜應(yīng)選用屏蔽性能較好的產(chǎn)品。27基本電路結(jié)構(gòu)與電路原理微波晶體管功率放大器工作狀態(tài)與低頻晶體管功率放大器一樣，有甲類、甲乙類、乙類及丙類四種工作狀態(tài)，分類的方法也相同。不同的工作狀態(tài)適用不同的需要。匹配電路元件可以是集中參數(shù)、半集中參數(shù)及分布參數(shù)。28工作狀態(tài)1．雙極型晶體管功率放大器BJT功率放大器按BJT不同的直流工作點劃分為甲類、乙類、甲乙類和丙類四種工作狀態(tài)，圖7-10是BJT的伏安特性曲線。圖中1號區(qū)域是發(fā)生雪崩擊穿的區(qū)域；2號區(qū)域的電流較小，使信號截止；3號區(qū)域的電壓較低，使信號飽和；4號區(qū)域的工作電流已超出極限工作電流；5號區(qū)域的功耗已超出額定功耗，中間部分是線性工作區(qū)。圖7-11是BJT功率放大器四種工作狀態(tài)的偏置點。圖7-10BJT的伏安特性圖7-11BJT功放四種工作狀態(tài)的偏置點29工作狀態(tài)（1）甲類工作狀態(tài)如圖7-12所示，功率放大器在信號周期內(nèi)始終存在工作電流，即導(dǎo)通角為360

，此時，功率放大器處于甲類工作狀態(tài)。甲類功率放大器的優(yōu)點是線性好、失真小，較好的噪聲系數(shù)，在1dB壓縮點以下具有幾乎不失真的脈沖響應(yīng)，在不同輸出電平時的通帶起伏小和在不同輸出電平時的相位和增益不變。它的缺點是效率不高、較大的熱損耗和尺寸大。甲類功率放大器適用于行波管替代器，掃頻儀、綜合器、信號放大級、電視信號放大器、短脈沖放大器和干擾發(fā)射機等。30工作狀態(tài)（2）乙類工作狀態(tài)功率放大器在信號周期內(nèi)只有半個周期存在工作電流，即導(dǎo)通角

為180

，乙類功率放大器在靜態(tài)時，BJT幾乎沒有靜態(tài)電流，即管耗接近零。為了減小失真，通常采用互補對稱電路，它的效率在70%以上，每個功率管的最大功耗是電路最大輸出功率的20%，通常用此關(guān)系作為乙類互補對稱功率放大器選擇功率管的依據(jù)。上述關(guān)系是在理想情況下計算得到的，因此在實際電路中被選管子的功耗應(yīng)大于20%。由于乙類互補對稱功率放大器工作在零偏置狀態(tài)。而BJT導(dǎo)通要求一定的基極電流iB，因此，當(dāng)輸入信號低于某一值時，管子不通導(dǎo)，即在信號周期內(nèi)出現(xiàn)一段不工作區(qū)，使信號失真，這種現(xiàn)象稱為交越失真，如圖7-14所示。為了減小和克服交越失真，通常使晶體管具有較小的正偏置，使集電極靜態(tài)電流是最大設(shè)計值的1%~10%。此時，功率放大器處于甲乙類工作狀態(tài)，如圖7-15所示，導(dǎo)通角

略大于180

。圖7-14乙類功放的交越失真31工作狀態(tài)15dB到30dB，交調(diào)失真特性也不夠好，在低射頻輸入時通帶的起伏較大。甲乙類功率放大器適用于電子干擾發(fā)射機、功率放大器、發(fā)射機、高功率行波管替代器和電視放大等。(3)甲乙類工作狀態(tài)甲乙類功放的優(yōu)點是輸出功率功率較大，可以高達(dá)幾千瓦，有較高的效率，尺寸緊湊，線性也比較好，失真小，工作溫度較低，因而可靠性也高，用得比較廣泛。但它的不足之處是動態(tài)范圍有限，一般從32工作狀態(tài)丙類功放的優(yōu)點是效率非常高，尺寸緊湊，輸出功率高，可達(dá)幾千瓦，工作溫度比乙類還要低，可靠性較高，在要求失真不嚴(yán)的系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。它的最大缺點是動態(tài)范圍非常窄，只能在0dB到6dB范圍內(nèi)變化，如果信號減小到額定電平以下，丙類功放將呈現(xiàn)急劇變化的趨勢。此外，丙類功放不能用于調(diào)幅信號的放大。丙類功率放大器適用于對流層散射通信系統(tǒng)、電子干擾機、行波管替代器、戰(zhàn)術(shù)空軍導(dǎo)航系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)。（3）丙類工作狀態(tài)如圖7-16所示，功率放大器在信號周期內(nèi)存在工作電流的時間不到半個周期，即導(dǎo)通角

小于180

。此時，功率放大器處于丙類工作狀態(tài)。33匹配電路成功地設(shè)計固態(tài)微波功率放大器的關(guān)鍵是設(shè)計阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。在任何一個微波功率放大器設(shè)計中，錯誤的阻抗匹配將使電路不穩(wěn)定，同時會使電路效率降低和非線性失真加大。在設(shè)計功率放大器匹配電路時，匹配電路應(yīng)同時滿足匹配、諧波衰減、帶寬、小駐波、線性及實際尺寸等多項要求。當(dāng)有源器件一旦確定后，可以被選用的匹配電路是相當(dāng)多的，企圖把可能采用的匹配電路列成完整的設(shè)計表格幾乎是不現(xiàn)實的。設(shè)計單級功率放大器主要是設(shè)計輸入匹配電路和輸出匹配電路；設(shè)計兩級功率放大器除了要設(shè)計輸入匹配電路和輸出匹配電路外，還需要設(shè)計級間匹配電路。34輸入匹配電路和輸出匹配電路（1）輸入匹配電路輸入匹配電路和輸出匹配電路主要是對一端是50

，另一端是實數(shù)部分較小的復(fù)數(shù)阻抗進行匹配。當(dāng)大功率管的輸入阻抗是容性、低電阻值時，通?？梢圆捎孟率鑫宸N輸入匹配電路圖7-17輸入匹配電路（a）電路A；（b）電路B；（c）電路C；（d）電路D；（e）電路E。當(dāng)大功率管的等效輸入阻抗呈感性，它的實部比較小時，可以采用并聯(lián)電容的輸入匹配電路，把等效輸入阻抗中的電感分量諧振掉，這種輸入匹配電路應(yīng)該是低通匹配網(wǎng)絡(luò)，能匹配較低的阻抗。通常，輸入匹配電路的諧振電容可以用微帶短截線實現(xiàn)。當(dāng)放大器的工作頻率及功率管選定后，諧振實阻抗值可能小于50

，也可能是很大的數(shù)值。當(dāng)諧振實阻抗低于50

時，低通匹配電路很容易使它與50

阻抗匹配。35輸入匹配電路和輸出匹配電路（1）輸入匹配電路如果采用微帶匹配網(wǎng)絡(luò)時，諧振實阻抗不能太高，原因是用低通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)把高阻抗降到50

時要用到串聯(lián)高阻抗傳輸線。該傳輸線的特性阻抗至少高于諧振實阻抗，達(dá)一倍以上，這就使串聯(lián)高阻抗傳輸線非常窄，加大了匹配網(wǎng)絡(luò)的損耗，加大了工藝難度，有時甚至無法實現(xiàn)。在尺寸允許時，可以采用四分之一波長阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。輸出匹配電路確定后，功率放大器的輸出功率及效率也基本確定了，但是它的增益平坦度并不一定滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。這時，需要合理設(shè)計輸入匹配電路以便使增益平坦度滿足要求。設(shè)計輸入匹配電路時，還應(yīng)考慮輸入駐波比不能太大，在設(shè)計頻帶要求較寬時，這個問題顯得特別突出，頻帶越寬設(shè)計難度越大。為了改善輸入駐波比性能，可以采用鐵氧體隔離器，也可以采用平衡放大器技術(shù)。36輸入匹配電路和輸出匹配電路（2）輸出匹配電路輸出匹配電路主要應(yīng)具備損耗低，諧波抑制度高，改善駐波比，提高輸出功率及改善非線性等功能。①諧波抑制。功率放大器的非線性特性使輸出不僅包含基波信號，同時還存在各項諧波，諧波幅度大小與基波信號大小呈一定的比例關(guān)系。在大功率放大器中，由于基波功率比較大，因此諧波功率也比較大，特別是2次諧波和3次諧波，它們對系統(tǒng)的影響是不可忽略的。為了減小諧波功率輸出，通常輸出匹配電路采用低通結(jié)構(gòu)或帶通結(jié)構(gòu)。在采用帶通結(jié)構(gòu)時，應(yīng)消除寄生通帶的影響。當(dāng)要求諧波輸出非常小，單靠上述匹配電路是不能滿足對諧波的抑制，還需要加帶阻濾波網(wǎng)絡(luò)。②改善駐波比。功率放大器匹配電路設(shè)計不完善會使功率放大器輸出駐波比較大，因此會加大帶內(nèi)增益起伏，產(chǎn)生寄生信號，嚴(yán)重時會產(chǎn)生自激振蕩和燒毀功率管。因此，在設(shè)計輸出匹配電路時必須使駐波比較小。37輸入匹配電路和輸出匹配電路（2）輸出匹配電路③低損耗。在大功率放大器中，由于輸出功率較大，輸出電路有一點損耗就會有較大功率損失，并且，在輸出電路板上轉(zhuǎn)成熱耗，從而使電路的可靠性變差。例如，連續(xù)波輸出功率為200W，輸出匹配電路損耗為1dB，則耗散在輸出匹配電路上的功率高達(dá)40W以上。輸出功率越大，輸出匹配電路上所耗散的功率越大。因此，在設(shè)計大功率放大器時，應(yīng)該盡可能減小輸出匹配電路的損耗。④線性。由非線性分析知道，功率放大器的三階交調(diào)系數(shù)是與負(fù)載有關(guān)的，因此在設(shè)計輸出匹配電路時，必須考慮線性指標(biāo)的要求。負(fù)載選擇應(yīng)確保線性最好。⑤效率。功率放大器的效率除了取決于晶體管的工作狀態(tài)、電路結(jié)構(gòu)、負(fù)載等因素外，還與輸出匹配電路密切相關(guān)。要求輸出匹配電路保證基波功率增益最大，諧波功率增益最小，損耗盡可能小和良好的散熱裝置。38級間匹配電路級間匹配電路除了與輸入匹配電路一起實現(xiàn)平坦增益特性外，還應(yīng)具備級間隔直流功能。有關(guān)隔直流電路的設(shè)計內(nèi)容可以參考第六講低噪聲放大器有關(guān)內(nèi)容。兩級功率放大器的三階交調(diào)系數(shù)不僅取決于末級功率放大器，同時還取決于末前級功率放大器。39平衡功率放大器在設(shè)計功率放大器時，為了實現(xiàn)增益平坦、電路穩(wěn)定及輸出功率等指標(biāo)，功率放大器不可能完全匹配。為了改善功率放大器的匹配性能，通常采用平衡功率放大器。平衡功率放大器有許多優(yōu)點：（1）在設(shè)計單端功率放大器時，為了滿足平坦增益及穩(wěn)定性要求，失配往往很厲害；而在設(shè)計平衡功率放大器時，只要保證配對的功率晶體管性能一致，則合成網(wǎng)絡(luò)可以改善由于單端功率放大器引起的失配。因此，平衡功率放大器在實現(xiàn)平坦功率增益和穩(wěn)定性的同時，又有較好的匹配性能，通?？蓪崿F(xiàn)1個倍頻程帶寬，做得好時帶寬接近2個倍頻程。（2）級間很易隔離，因此級間的調(diào)整工作量比較小。（3）由于匹配性能好，反射小，因此電路工作穩(wěn)定。（4）當(dāng)電路中某一個晶體管損壞時，僅僅使功率放大器總增益下降6dB，對有些系統(tǒng)，這種增益下跌還不會使系統(tǒng)受到致命打擊。（5）在線性功率放大器設(shè)計時，通常采用平衡功率放大器來改善線性指標(biāo)。（6）在實現(xiàn)多級功率放大器時，平衡功率放大器的調(diào)整比不平衡功率放大器要少得多。圖7-18平衡功率放大器40平衡功率放大器圖7-18是平衡功率放大器，它由3dB90

移相分配、合成網(wǎng)絡(luò)可以采用交叉指定向耦合器結(jié)構(gòu)，也可以采用Wilkinson功率分配、合成網(wǎng)絡(luò)并附加一段90

移相傳輸線。3dB90

移相網(wǎng)絡(luò)起到了改善功率放大器（含移相器）的輸入端口和輸出端口的匹配情況。平衡功率放大器的性能優(yōu)劣直接取決于兩個放大器的一致程度，放大器的駐波比，分配、合成網(wǎng)絡(luò)3dB90

移相的準(zhǔn)確程度，損耗及散熱。圖7-18平衡功率放大器41功率合成1．管芯合成管芯合成是把多個管芯聚集在長度比波長小的區(qū)域上，然后加上輸入匹配