平衡功率放大器的设计与实现

图2中的m1表示在902 MHz～928 MHz频段内，放大器最大增益偏离平均值0.05 dB，m2表示最小增益偏离平均值为-0.052 dB；图3中的m3和m4分别表示在整个频段内放大器的输入驻波比最大为1.02，放大器的输出驻波比最大为1.047。
仿真结果表明，整个工作频段内放大器的增益平坦度≤±0.1，输入、输出驻波比≤1.1，完全满足设计指标要求。
3 实际测试
电路板加工完成后，进行焊接。在焊接时，一定要注意放大器芯片和耦合器底部的散热片与PCB板散热片的充分接触。如果散热片没有充分接触，则会导致放大器芯片和耦合器的结温过高，从而使放大器和耦合器不能正常工作。电路板焊接完成后，需对放大器进行实际的测试。
采用惠普公司的HP8594E频谱分析仪对放大器的输出功率、二次谐波分量参数进行测量。测试前需给放大器提供-1 V的栅极和9 V的漏极直流偏置电压，使放大器正常工作。放大器的输入端输入一个频率为922.375 MHz、功率为19 dBm的已调波信号。由于频谱分析仪最大的输入功率为30 dBm。为了防止频谱仪的损坏，测试时频谱仪的输入端需加一个衰减器，衰减值应保证大于放大器额定输出功率与频谱仪最大输入功率的差值。本设计使用了一个30 dB衰减器，测试结果如图4、图5所示。

图4为放大器的输出功率测试结果。由图中的标记可以看出，在输入功率为19 dBm、频谱仪输入端加30 dB衰减的条件下，放大器的输出功率为2.67 dBm。由此可以推断出放大器的实际输出功率为32.67 dBm，同时可得放大器在该频点的功率增益达13 dB。图5为放大器的二次谐波分量测试结果。放大器的输入频率为922.375 MHz，则放大器的二次谐波频率为1 845 MHz。图中标记显示在输入功率为19 dBm，频谱仪输入端加30 dB衰减的条件下，放大器的二次谐波输出功率为-38.33 dBm。二次谐波分量为放大器的二次谐波分量输出功率减去基波分量输出功率。由此可得二次谐波分量为-41 dBc。
由上述测试结果可得放大器的输出功率为32.67 dBm，二次谐波分量为-41 dBc功率增益达到13 dB，完全满足设计指标所要求的输出功率32 dB、二次谐波≤-30 dBc、增益为13 dB。
本文在分析平衡功率放大器电路结构和工作原理的基础上，清楚、直观地演示了运用平衡放大技术来设计读卡器末级功率放大器的过程。仿真和实际测试结果显示，所设计的功率放大器实现了工作频带内低增益平坦度和良好的输入、输出驻波比等要求。