潘时辉 南京恒电电子有限公司

微波和射频电路的增益均衡技术

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由微波网络的概念作为切入点，分别对微波宽带增益均衡器的拓扑和微波窄带增益均衡器的组合结构及概念进行分析，并且根据两种微波电路的实际案例，以此运用增益均衡手段，增益平坦度取得了很大程度的改观。

单片微波集成电路 增益均衡器 增益平坦度 宽带放大器

由于军用的电子系统的逐步发展变化，大众对于提升通讯系统带宽的需要逐步增加。很多的微电子制造工厂采用技术手段对数吉赫兹带宽的微波和射频电路进行涵盖。即便此类放大器的成本比较低，尺寸也比较小，可是仍旧有着较为局限的性能属性，这之中有微小的缺点便是这些放大器展现出的增益斜率。MMIC放大器所含有的其中比较严重的缺点之中的一个便是由于频率的升高，其增益便会轻微下调。除MMIC放大器之外，集总参数元件、高频接头、传输线以及衰减器等等很多的微波元器件都含有这样的缺陷。那么将这些微波元器件进行组装集成之后，其组成后的性能才更加的完美，其功能上也会相对完善的微波模块和微波零件，展现出的增益斜率比较大，频率间隔几个吉赫兹，然幅度之间间隔达10dB以上。所以我们要运用分布参数电路或者集总参数电路和射频电路提供的增益均衡手段。

1 窄带均衡器

1.1 拓扑结构

窄带均衡器频率涵盖的面积比较小，运用的集总参数元件而设计，相对带宽正常都是＞50%上下。

由于频率的增大，所以插入损耗逐渐增加，但当频率增大达f0的时候，插入损耗到最大值IL0。可以通过公式(2)了解到，当ωC=1/(ωL)时，即电容与电感产生谐振的时候，插入损耗达最大值，即

式中Z0为50Ψ特征阻抗，当R=Z0的时候，IL0=-3．5dB；而当频率不断的增大的时候，当现实微波和射频电路，其均衡器便是根据这两个变化相反的现象对幅度进行加和，从而取得增益平坦度更大的幅度回应。

1.2 设计实例

笔者根据低噪声放大器SPF-5043Z为案例，对增益平坦度优于±0．25dB的低噪声放大模块进行方案的设计，显示的工作频率为994～1131MHz。那么为了方便我们在过程中的相对比，笔者将加均衡器和不加均衡器这两个不同的发生情况均做出阐述，运用Matlob可以对试验取得S参数在下图1内开始对比。图1中显示的为不加均衡器的增益测试结果，那么根据图中我们可以观察到，增益的平坦度显示为±0．5dB。那么也就是说相对正常情况下运用时对平坦度要求严格的零件和组合之中，我们便能够运用增益均衡的技术手段对增益平坦度进行改善。在增益均衡器插入放大的模块输出级之后，检测的结果可以根据图1所体现的情况，增益平坦度能够达±0．2dB。

运用均衡技术是要以放弃微波组件的增益作为要求。所以，微波组件中已定拥有合适的增益裕量，这样能够对均衡器的补偿达到相对的要求。

图1 窄带增益均衡技术测试结果

2 宽带均衡器

2.1 拓扑结构

宽带均衡器频率能够涵盖到几个吉赫兹的频段的，运用均衡宽频段范围之中的增益平坦度。其实，我们所指的宽带增益均衡器只是窄带增益均衡器的一种类型变化。那么当窄带增益均衡器电感为开路的时候，其传统的宽带增益均衡器幅频响应曲线是在使用的频率涵盖之中的，插入损耗曲线单调不会下降，端口驻波表现的单调不变化的特征。

2.2 设计实例

笔者运用Hittite厂家所研发的放大器裸芯片HMCAiH444作为例子，着手设计出一个增益平坦度大于±1．5db的宽带低噪声增大板块，而且电压驻波比要大于2∶1，工作的频率显示是2～8GHZ。芯片的放大器控制在C和S波段频率涵盖之中，其增益的变化要大于3db；然而高频接头和传输线是与同轴电缆所体现的幅频特点都会根据频率的升高，插入损耗变大。所以方案在现实设计之后的宽带放大器板块增益平坦度达±3db上下。运用宽带增益均衡手段之后，它的增益平坦度达±1．4dB(由图6可见)，输出/输入的端口驻波均＞2。

图2 采用宽带增益均衡技术的宽带放大器幅频特性

3 结论

当今时代，军用的电子线路对使用的增益平坦度有了越来越高的要求，在本课题中对微波宽带电路、微波窄带电路在运用增益均衡手段之后，其增益德平坦度均出现了较大的改观，这一方案为微波电路的增益平坦度调试增加了更加具有实用性极强的文献。但是，增益均衡电路是放弃电路的增益的，所以，其微波电路已定拥有相对的增益裕量，才能够适合对均衡器的较高期待。

[1]鲍争光.一种改进的可用于微带均衡器的螺旋形谐振器[C].第十五届学术年会军用微波管研讨会，2005.

[2]张磊，孟晓君.一种宽带增益均衡器的设计与仿真[J].真空电子技术，2008(1):9-11.

[3]RADMANESHMM.射频与微波电子学[C].北京:电子工业出版社，2002.

潘时辉，1986.01，男，汉，盐城盐都，本科，助理工程师，目前从事微波射频电路方面的研究。