分析一下寬帶功率放大器的設(shè)計(jì)需求

　　寬帶功率放大器的設(shè)計(jì)者需要滿足多種設(shè)計(jì)需求，例如，對(duì)許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，寬帶放大器需要足夠的線性，且在諧波頻率處是全反射的。此外，對(duì)于雷達(dá)，軍用發(fā)射機(jī)等非廣播電視的應(yīng)用來(lái)講，放大器還必須能夠承受輸出端巨大的失配，這些通常是連接天線的特性，終端負(fù)載，待測(cè)設(shè)備本身的反射等原因造成的。對(duì)于這些應(yīng)用，放大器的強(qiáng)健性，也就是說(shuō)不易損壞就變得異常重要了。由于放大器損壞導(dǎo)致的不可測(cè)量，就意味著工程會(huì)面臨嚴(yán)重且昂貴的延誤，甚至實(shí)驗(yàn)室的收益也會(huì)受到損失等。

　　從商業(yè)的角度來(lái)講，不論是初始投資還是以后的運(yùn)行成本都是非常重要的。因此，高的可靠性以及易維護(hù)性就是達(dá)到這些目標(biāo)的關(guān)鍵因素。此外，對(duì)于超大功率的寬帶放大器來(lái)說(shuō)，為了降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，還需要盡可能的提高功率效率。本文的第二部分將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)討論。

　　當(dāng)為某一個(gè)特定應(yīng)用尋找放大器的時(shí)候，重要的是能都解釋清楚數(shù)據(jù)表中的各個(gè)參數(shù)，不同的功放制造商定義功放參數(shù)的方式是不一樣的。第三部分將建議如何讀懂這參數(shù)并如何對(duì)比。

　　2、寬帶功率放大器設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)

　　設(shè)計(jì)高功率寬帶放大器時(shí)，工程師需要對(duì)帶寬，增益，輸出功率以及在各種幅度和相位條件下失配的行為特性，線性度，諧波特性，功率效率等進(jìn)行綜合考慮，并從中找出重要的優(yōu)先考慮的指標(biāo)。

　　這些指標(biāo)大多是相互影響的，對(duì)于給定的晶體管類型來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)的帶寬增加，能夠得到的輸出功率就會(huì)減小。更加具有挑戰(zhàn)性的是，為了達(dá)到更大的輸出功率，匹配網(wǎng)絡(luò)以及相應(yīng)的功分電路，功率合成電路就會(huì)變得更加困難。同時(shí)，功放管的使用壽命非常依賴于放大器的散熱設(shè)計(jì)和功放管外圍的保護(hù)電路。

　　對(duì)于A類放大器，晶體管通常偏置在一個(gè)較大的靜態(tài)電流上，這樣可以得到一個(gè)非常線性的放大特性，但是卻要承受差的功率效率，并對(duì)晶體管帶來(lái)很大的散熱壓力。AB類放大器相比A類放大器具有低的靜態(tài)偏置電流，同樣可以得到很好的線性特性，以及好得多的功率效率，晶體管的散熱壓力得到減小。通常都采用推挽結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

　　為了更好的理解熱應(yīng)力對(duì)晶體管使用壽命的影響，我們可以以典型LDMOS晶體管的結(jié)溫行為特性來(lái)說(shuō)明，如圖1所示。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所說(shuō)，結(jié)溫降低10度，晶體管壽命可以增加一倍。如果使用GaN晶體管，結(jié)溫的降低對(duì)壽命有更大的好處。

　　現(xiàn)在的功放管可以提供更大的RF功率密度，能夠?qū)崿F(xiàn)更加緊湊尺寸更小的放大器，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就變成了如何設(shè)計(jì)更加的熱沉來(lái)處理功放管耗散出來(lái)的大量熱能。對(duì)于A類放大器來(lái)說(shuō)，這通常是難以實(shí)現(xiàn)的，需要更多的晶體管，并降低每個(gè)晶體管的大功率輸出，來(lái)處理散熱難題。即使這樣，A類放大器在沒(méi)有射頻輸入的情況下，仍然具有很高的結(jié)溫，原因在于它們具有很大的靜態(tài)偏置電流，當(dāng)散熱設(shè)計(jì)處理不好時(shí)，使用壽命就會(huì)大大減少。