L波段固态脉冲功率放大器的研制

摘要

脉冲功率放大器广泛应用于雷达和无线通信发射机中，是发射机的核心部件，其性能的好坏直接决定整个通信系统的性能。相对于真空器件，固态器件具有结构紧凑、可靠性好、工作电压低等优点。因而固态脉冲功率放大器的研究成为热点。
　　本文将要完成 L波段固态脉冲功率放大器的设计。经过分析和比较，选择了功放加脉冲调制电路的架构。整个放大器由预驱动级、驱动级和功放级三级构成。本文首先介绍了功放的分类，根据不同类型功放的特点，选择预驱动级和驱动级工作于A类，功放级工作于AB类。然后使用ADS软件，采用小信号S参数法仿真了各级放大器的稳定性因子，确保放大器稳定地工作，设计了预驱动级和驱动级的输入输出匹配电路和直流偏置电路；以负载牵引的方法仿真设计了功放的输入输出匹配电路，使放大器的输出功率和增益达到设计要求。通过ADS软件对功放的版图进行了 Momentum电磁仿真，使仿真结果与实际情况更接近。文中对比介绍了开关调制、栅极调制、漏极调制等不同调制方式的特点，最终选择了漏极调制方式。使用具有快速上升沿和下降沿的功率MOSFET驱动晶体管的漏极实现脉冲调制。本文为功率放大级设计了温度补偿电路，可以将温度对功放静态工作点的影响降到最低。最后使用Protel99软件设计了电源和调制电路的PCB版图，使用AutoCAD软件设计了射频放大链路的电路版图和金属屏蔽结构件。
　　完成了功放和调制电路的设计仿真，需要对电路进行测试。本文介绍了调试过程中需要注意的问题，并为不同的电路模块和脉冲功放整机设计了不同的调试方案。主要使用矢量网络分析仪、信号源、功率计、衰减器等测试仪器对电路进行了调试，最后测得驱动放大器在工作频带内的增益为31dB，功率放大级的增益为20dB，脉冲输出功率达到250W，工作频带内增益平坦度小于1dB。脉冲上升沿为35ns,下降沿46ns，脉冲顶降小于0.81dB，达到了设计指标。
　　最后对全文进行了总结，得出了相关结论，指出了文中存在的不足，并提出了相应的改进方向。

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第一章 绪 论

1.1 研究依据及意义

1.2微波功率放大器的发展现状

1.3本文的主要工作及安排

1.4本章小结

第二章 功率放大器的理论基础

2.1微波二端口网络及其S参数

2.2 功率放大器的分类

2.3 功率放大器的主要技术指标

2.4 功率放大器的失真

2.5 放大器的稳定性

2.6 本章小结

第三章 固态功率放大器的设计

3.1 固态功率放大器的设计指标

3.2 功率放大器的设计方案

3.3 器件选型

3.4 功率放大器的设计

3.5 驱动放大器的设计

3.6 本章小结

第四章 低频控制电路的设计

4.1 脉冲调制电路设计

4.2 直流供电和温度补偿

4.3 结构件的设计

4.4 本章小结

第五章 脉冲功率放大器的调试与测试

5.1 驱动放大器的调试

5.2 功率放大器的调试

5.3 脉冲功率放大器的测试

5.4 本章小结

第六章 总 结

致谢

参考文献