0.7—1.4GHz高增益发射通道一致性研究与设计

0.7—1.4GHz高增益发射通道一致性研究与设计

文章针对0.7-1.4GHz超宽带高增益功放通道一致性技术进行了分析和讨论，并提出了通过改变偏置电压来实现放大器相位非色散调整的方法。最后给出的测试结果显示在60dB高增益下，四通道幅度一致性达到±0.5dB，相位一致性达到±5°，同时也证明了方法的有效性。

标签：超宽带；功率放大器；通道一致性

1 前言

发射多通道技术在卫星、通信和雷达领域均有越来越广泛的应用[1][2]，如在卫星通信中采用多路放大器和多波束天线可以有效提高天线增益，雷达中相控阵可以进行波束控制，有效的进行波束指向等等。功率放大器作为发射通道的关键部件，在多通道工作时要求其具有严格的幅度和相位一致性。在系统校正能力有限的前提下，功放本身的一致性是多波束和相控阵能够精确工作的关键。

功放的一致性受到很多方面的影响，而在大带宽和高增益的条件下，晶体管在各个频点的响应并不一致，呈现较大的离散性，并且通过调试无法有效的消除这种离散性导致的不一致。同时，过多的人工电路调试也会影响每个通道的频率响应。

本文章根据设计指标的要求，详细分析了实现通道一致性的关键技术，并提出了设计思想和方法，实验结果证明了设计方案的有效性。

2 设计指标和设计思路

指标中要求，在一个倍频程的带宽内，要实现60dB的高增益，以及±5°的相位一致性。对于发射通道中可能存在的各种想离散性，常用的做法是进行器件筛选，即在多个相同的器件中采用相同的测试平台和方法进行测量，在其中选择一致性最好的一批器件。这种方法最为有效，但是在非器件生产厂家或者成本受限的条件下，应用起来较为困难和繁琐。下面分析了两种种可以提高一致性的设计方法：

（1）尽可能提高器件一致性。虽然不能对器件进行筛选，但是在选择器件时可以要求来自于同一批次，尤其对于功放中的关键器件——功率管，则尽可能要求不仅要求同一批次，还要求来自同一晶元。

（2）尽可能减少调试。人工调试的误差通常不可控制，尤其是对微带线调试中对于尺寸的控制较为困难。因此在设计通道时全部采用集成单片进行串联放大，减少调试工作带来的离散性，提高一次成品率。

在采用上述两个方法后，有可能仍然不能满足一致性要求，尤其是±10°的相

位一致性。分析相位一致性补偿的方法，通常分为两种：色散补偿和非色散补偿。色散是指补偿的相位随着频率的变化而变化。这类方法较为普遍，如对线缆进行配相，电路中加入可调节长度的微带线，以及系统的补偿等等。而另外一类非色散补偿方法并不多，常见的方法是加入非色散的移相器，但是这无疑会增加系统的复杂度。

3 电路设计

4 测试结果

在四通道测试第一次测试中，发现链路增益起伏较大，因此进行了简单的调试，如：更换隔直电容、滤波电容等，并没有做较大的调试工作。最终测试结果如图3所示。

5 结束语

本文针对工作在0.7-1.4GHz的高增益功率放大器，对提高通道一致性技术进行了详细的讨论和分析，并提出了通过改变栅极电压来实现放大器非色散相位调整的方法。测试结果表明，通过采用这种方法，四通道间幅度一致性小于±0.5分贝，相位一致性小于±5°，证明了本文方法的有效性。

参考文献

[1]何志华，通道一致性误差对InSAR性能的影响分析[J].电子与信息学报，V ol.11，2011.

[2]張西.无源雷达中多波束DBF的设计方法[J].现代雷达，V ol.5，2007.

[3]Konstantinos S. Vryssas，Behavioral modeling of nonlinear radio-frequency power amplifiers.，APMC2005，2005.

[4]Ciccognani，AM/AM and AM/PM power amplifier characterisation technique.，Microwaves，Radar and Wireless Communications，2004.

[5]Cabral，P.M.，Dynamic AM-AM and AM-PM behavior in microwave PA circuits，APMC2005，2005.