【F类功率放大器的实验分析案例1400字】

F类功率放大器的实验分析案例目录TOC\o"1-2"\h\u3539F类功率放大器的实验分析案例 -1-154521.1F类功放的验证平台 -1-154751.2F类功率放大器的问题及优化 -1-295161.3F类功放的调试 -2-232541.4实验测试 -3-F类功放的验证平台功放制成PCB实物电路板后，需要将功率放大器的晶体管、电容和电源线焊接到PCB板上。在焊接时，应注意焊接顺序。另外，还需要注意避免焊锡过多造成尖峰，产生寄生参数影响电路性能。考虑到晶体管散热的需要，还需要将功放晶体管固定在散热器上，保持功放电路与散热器接触面光滑。由于本文设计的功率放大器工作频率很高，实际电路中的寄生参数对功率放大器的性能影响很大。前文已经完成了射频功放的电路设计，并在ADS仿真软件中验证了性能。但实际数据不可能与仿真数据一模一样，因此需要在仿真的基础上对事物进行调试和测量，直至达到指标。测试使用的主要仪器有：直流稳压电源、微波信号源、频谱分析仪、30dB功率衰减器、40dB增益的前级功放以及高频电缆线若干。F类功率放大器的问题及优化将焊接好的PCB电路板进行调试，发现功放产生自激振荡，虽然仿真结果表明在工作频段内稳定，但实际测试中发现工作不稳定，且事先没有预留稳定电路的焊接口，因此要重新设计版图并进行仿真测试，修正过后的仿真电路图如图4.1所示，仿真结果如图4.2所示，在满足设计条件后，重新绘制的PCB电路板如图4.3所示。考虑到焊接过程中遇到的问题，此次不完全剥除表面阻焊。最终的实物如图4.4所示。图4.1改良后的原理图版图联合仿真图图4.2改良后的联合仿真结果图图4.3PCB版图绘制图4.4实物功放PCB电路图F类功放的调试首先焊接并固定好PCB电路板。整个实验的测试平台如图4.5所示。将微波信号源与前级功放相连，F类功放输出端经衰减器与频谱仪相连，采用28V偏置电压为前级功率放大器供电。设置微波信号源的输出功率为-7dBm，频率为5.8GHz。图4.5实验测试平台第一步需要调试功放的静态工作点，因为其决定了功放的工作模式，且是稳定工作的前提。本文使用的GaN-HEMT晶体管采用双电压控制，先加栅极负电压，再加漏极电压，然后慢慢提高栅极偏压，直到功放工作在最佳的静态工作点，此时栅极电压为-2.6V，栅极电压与仿真结果存在0.6V的偏差，属正常范围。静态工作点调试完成后，就需要对电路进行调试，由于实物与仿真肯定存在偏差，加上加工误差以及电容高频时的寄生效应等，都会对最终的测量结果产生影响。首先上电前需要对电路进行检查，有没有虚焊造成的开路和短路，接地是否正常等。然后将功率放大器通过衰减器连接到频谱仪。如果功放没有产生自激振荡，则通过测量得到的数据计算功放的指标，如果增益和输出功率不满足要求，则需要对电路进行微调。具体措施包括：更换电容的位置以及容值、或贴铜皮等来调整微带线的长宽等。实验测试当微波信号源输出功率为-7dBm时，测量前级功放的输出功率为2.8dBm，测量结果图如图4.6所示，即实际输入功率为32.8dBm。未经调试和优化得到的首次上电结果如图4.7所示。功率放大器电路表现为20dB以上的功衰现象，结果很不理想。图4.6输入功率测量结果图图4.7首次上电结果图经过不断更换偏置电容和隔直电容的位置以及容值，并切割微带线以及贴铜皮调整微带线长度宽度之后。此时频谱仪的测量结果如图4.8所示。测量到的输出功率为6.8dBm，相较于未进行优化调谐的结果，输出功率增加了20dB以上，由于线缆以及衰减器和连接头存在损耗，损耗大约在0.7dB左右，则输出功率实际应为37.5dBm，增益为4.7dB，此时漏极电流为0.6A，漏极效率为33.5%，功率附加效率为22.1%。调试完成的功放实物图如图4.9所示。由于实际电路中焊接不平