小型化高可靠宽带功放技术的研究

　　摘要：随着通信技术的发展，机载设备的通信频带越来越宽，而体积却越来越小，同时要求有较高的可靠性。功放作为其中体积最大、耗电最多、发热最厉害的模块，实现小型化和高可靠对整个机载设备至关重要。本文从宽带技术、高可靠技术和宽带电路稳定性设计三方面论述了在宽频带要求下如何实现功放的小型化和高可靠。

　　关键词：航空通信；功率放大器；宽带电路；小型化

　　目前，随着机载通信技术的发展，特别是软件无线电概念的提出，要求机载设备信道的频带越来越宽，而体积却越来越小，同时要求有高的可靠性。功率放大器（简称功放）作为体积最大、消耗电流最大、发热最厉害的模块，其性能对发射指标影响很大，因此，研究宽带、小型化、高可靠的功放的实现方法非常重要。

　　要达到上述目的，首先需要尽量扩展电路的带宽，一段功放电路的体积自然比频率分段设计的功放电路的体积小；其次是采用高可靠器件，合理调整匹配电路的参数，降低功放管的损耗电流，合理设计散热器的结构，以提高功放的可靠性；最后是采用宽带电路的稳定性措施，使得功放电路在宽频带范围内能稳定工作。

一、宽带技术

　　拓展功放带宽首先需要选择宽频带功放管，其次采用宽带匹配技术。

　　对于机载通信频段，其最高频率为500 MHz，因此，在功放电路设计中一般情况下采用集中参数方式来设计电路。当然在设计器件布局形式时应考虑分布参数的影响。对于集中参数电路而言，宽带匹配电路的形式目前有2种：一种为滤波器形式，另一种为传输线变压器形式。

　　滤波器形式匹配电路的原理是利用滤波器的阻抗变换的功能来进行阻抗变换。滤波器类型一般情况下为低通滤波器，其函数形式为切比雪夫或巴特沃斯，要求匹配电路能够抑制高次谐波并且保证带内平坦度。匹配电路的极点越多（器件个数越多）则匹配带宽越宽，带内波动也越小。其电路原理比较复杂，这里就不叙述了。

　　众所周知，普通变压器具有阻抗变换和传输功率的功能。实际应用中由于变压器的磁传输介质在大功率、高频交变磁场的转换频率较高时存在饱和效应，在传输高频、大功率信号时损耗较大，因此普通变压器的工作频率带宽较窄。

　　而传输线变压器具有变压器和传输线的功能，当传输信号频率较低时，利用变压器的功能进行功率传输；当传输信号频率较高时，利用传输线的功能进行功率传输，因此传输线变压器具有宽带匹配的特性。但传输线变压器的匹配带宽也有一定的限制，一般情况下传输线长度小于传输信号最高频率波长的1/8，每一级绕组在最低工作频率时的感抗大于3倍传输线特性阻抗。