【正文】 基礎(chǔ)上，進行各單元板的詳細設(shè)計，包括各輸入/輸出接口的具體位置、安裝位置等，同時結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)總體結(jié)構(gòu)尺寸及各單元板的尺寸進行結(jié)構(gòu)件的詳細設(shè)計，設(shè)計時要根據(jù)總體積、總功耗及給定的風流量進行熱設(shè)計仿真與分析，進行電磁屏蔽的分析設(shè)計，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計在散熱及電磁屏蔽方面達到要求。此時可讓生產(chǎn)線工藝人員先期介入，對我們的設(shè)計進行可生產(chǎn)性、可測試性的指導，使得在設(shè)計初期就把可生產(chǎn)性、可測試性的問題解決好，這樣在二板設(shè)計中就避免了大的改動，盡量避免三板設(shè)計的發(fā)生，節(jié)省人力、財力和時間，縮短研發(fā)周期，及時量產(chǎn)，搶占市場。11 第一章 射頻功放設(shè)計步驟第二章 功放設(shè)計中的檢測及保護電路射頻功率放大器就是將發(fā)射機里的振蕩器所產(chǎn)生的射頻小功率，經(jīng)過一系列的放大——激勵級、中間級、末前級、末級功率放大級，獲得足夠大的射頻功率的裝置。功率放大器是一種比較昂貴的資源，具體體現(xiàn)在功率放大管比較昂貴。另外功率放大器的功率放大管是一種相對比較脆弱的器件，尤其是跟低功率小信號放大管比較。l 熱敏感性比較高。由于功率放大器是一種相對比較昂貴，并且比較脆弱的器件，所以在設(shè)計功率放大器時必須考慮如何保護功率放大器，以避免靜電、浪涌、過熱過溫、過壓、過流、過載造成功放故障或者失效。功放的失效原因主要有以下幾種：a) 靜電擊穿引起的失效。該種失效的避免可以從器件、單板運輸、操作等過程中，采取防靜電措施來解決。b) 過壓引起的失效；過壓會引起功率放大器的電極擊穿或者處于不正常的工作狀態(tài)。d) 過激勵引起的失效；輸入的功率電平超出功率放大器安全范圍，會引起功放永久性失效。e) 負載不匹配引起的失效。f) 過熱/過溫引起的失效。 功放保護電路設(shè)計類型針對功率放大器失效的幾種原因分析，相應(yīng)的保護電路設(shè)計主要分為如下幾方面：a) 過壓保護，該保護形式表現(xiàn)在電路上有：l 電壓鉗位電路；設(shè)計合適的鉗位電路可以使饋電電壓限制在安全的范圍內(nèi)。l 穩(wěn)壓電路；通過穩(wěn)壓電路時輸入電壓范圍得到擴大。b) 過流保護，過流保護主要有以下幾種形式：l 電源限流保護。比如功放過激勵或者自激的情況下，如果沒有限流，功放會被自激或者過激勵產(chǎn)生的大電流燒毀。通過對功放的工作電流進行實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)過流，自動切斷電流，以達到保護功放的目的。過激勵保護的形式有：l 輸入功率限幅。l 過激勵閉環(huán)保護形式。d) 熱保護。熱保護的方式是通過溫度或者熱檢測電路對功率放大器的溫度和熱的情況進行監(jiān)視，一旦檢測的溫度或者熱超過門限值，通過保護執(zhí)行裝置對功放進行保護。失配保護是在功放輸出失配的情況下，為避免失配對功放損害的一種保護電路形式。該模型由以下幾部分構(gòu)成：a) 狀態(tài)監(jiān)測部分。b) 比較判斷部分。c) 保護執(zhí)行部分。保護執(zhí)行動作就是狀態(tài)異常時，執(zhí)行保護；狀態(tài)恢復(fù)正常時，解除保護既自恢復(fù)。 以上是一個完整、系統(tǒng)的保護電路模型，既按該模型去設(shè)計保護電路能夠達到目的，但是實際應(yīng)用中很多并非如上有一個完整的模型，只是其中幾部分構(gòu)成，甚至有時只是單個器件構(gòu)成。類似的器件還有鉗位二極管、壓敏電阻、PPTC（polymeric positive temperature coefficient）自恢復(fù)電流保護器件等。功率放大器有很多狀態(tài)，但根據(jù)系統(tǒng)保護設(shè)計方面的需求，并非對每個狀態(tài)進行狀態(tài)監(jiān)測，而是對一些關(guān)鍵狀態(tài)進行監(jiān)測。b) 電流流狀態(tài)監(jiān)測：監(jiān)測功放的工作電流變化。d) 匹配配狀態(tài)監(jiān)測：監(jiān)測功放輸出負載匹配情況。f) 輸出功率狀態(tài)監(jiān)測：監(jiān)測功率的輸出功率變化。功率放大器的狀態(tài)監(jiān)測是通過各種檢測電路實現(xiàn)的，實現(xiàn)上述狀態(tài)監(jiān)測的檢測電路有：a) 功率檢測電路。而功率檢測電路根據(jù)要檢測的功率類型不同可分為：l 峰值功率檢測電路：反映載波包絡(luò)變化的功率檢測電路。： AD831AD8307的典型應(yīng)用電路l 平均功率檢測電路：反映載波平均功率變化的功率檢測電路。l RMS功率檢測電路：反映載波均方差功率變化的功率檢測電路。目前應(yīng)用比較多的電路是基于AD公司的AD8361，AD8362等電路。該電路適于檢測dB 變化要求情況。該電路適于檢測W變化要求的情況。電壓取樣電路可作為電流狀態(tài)監(jiān)測，電壓狀態(tài)監(jiān)測的基本電路?；蛘唠娐肥菣z測電流變化的基本電路。目前電流檢測電路應(yīng)用比較多的是霍爾電路，尤其是大電流檢測。通過檢測溫度變化，是溫度/熱監(jiān)測基本電路。明確對相應(yīng)檢測電路的要求是進行檢測電路是設(shè)計的前提。 狀態(tài)的比較判斷比較判斷是保護電路設(shè)計一個比較重要的部分，尤其是閉環(huán)保護電路。比較判斷根據(jù)電路實現(xiàn)形式的不同分為硬件判斷和軟件判斷兩種形式。 保護執(zhí)行裝置保護執(zhí)行裝置是功率放大器的保護電路中的保護執(zhí)行者，它根據(jù)來自比較判斷的命令，做出相應(yīng)的保護動作：進入保護，解除保護。b) 參量限制器件類，用在射頻功率放大器的參量限制主要有限幅器件和限流器件。c) 參量調(diào)整器件類，用在射頻功率放大器的參量調(diào)整類器件有電調(diào)衰減器，數(shù)字衰減器，可變增益放大器。d) 組合類器件：將保護執(zhí)行部分跟功率放大器的其他電路集成在一起，形成一個多功能組合器件。 保護電路舉例分析下面介紹某功放的保護設(shè)計電路。該電路由如下幾部分構(gòu)成。該電路為一取樣耦合器。該部分的核心器件是一個峰值檢波器AD8313，其功能是檢測耦合過來信號的功率變化。該部分通過一個PI型濾波器濾除交變部分和干擾，輸入至比較器電路LM311，將信號與參考電平進行比較，輸出高電平或者低電平至電調(diào)衰減器。該部分的功能是：正常工作是它是作為增益調(diào)節(jié)裝置使用的，當輸入功率超過輸入功率上限時，比較器輸出的高電平使該電調(diào)衰減器實行最大衰減。由于它的工作點和增益隨著溫度的變化而變化，因此，在電路設(shè)計中，要考慮對工作點和增益進行溫度補償。缺點是比較復(fù)雜，調(diào)整不很方便，具有響應(yīng)時間問題，不能用于GSM、CDMA 2000 1X EVDO等時分的系統(tǒng)中。需要注意的是衰減器的工作點不要離最小衰減太遠，避免在生產(chǎn)或上電、失鎖時損壞后級的器件。調(diào)整響應(yīng)時間參數(shù)和算法，可以用于各種系統(tǒng)，但用于時分系統(tǒng)時要注意試驗的充分性。這個電路的控制需要注意檢測電路的濾波，包括硬件濾波和軟件濾波。電路的控制還可以有一種做法，屬于開環(huán)工作方式。這種控制方式需要做較多的實驗來確定衰減系數(shù)。類似的技術(shù)還可用于控制功放的偏置電壓，完成對工作點的補償，效果很好。 溫度系數(shù)衰減器的增益補償需要注意的是通過實驗選擇合適的型號，使得衰減器的特性與功放鏈路的特性剛好相反，達到最佳的補償效果。21第四章 功放供電電路設(shè)計微波線性功率放大器由于線性度高性能良好等在現(xiàn)代微波（無線）通信系統(tǒng)中的重要性越來越大。但是，在功放的設(shè)計中，功放電路的供電及其偏置也是非常重要的。 功放電路的供電形式功放電路的供電形式多種多樣，但基本相同，對于不同類型的器件有所不同。 LDMOS器件供電電路　　LDMOS器件的供電電壓是26V~30V不同。 　930～960MHz寬帶器件供電網(wǎng)絡(luò)其中：L1接器件的柵極，L2接功放器件的漏極。C17：220uF/50V電解電容器BB2是鐵氧體磁環(huán)，其功能主要是減少電源和微波信號的相互干擾，一般我們設(shè)計功放模塊時，如果有條件可以加上，通常由于功放的體積限制也可以不加?！?930～1990MHz寬帶器件測試電路：，兩種供電電路其形式是基本相同的。在實際的功放的供電電路的設(shè)計中，對于微波大功率供電電路電感一般是不用的，尤其是高頻，都是設(shè)計為1/4λ的短路線。在設(shè)計PCB時，1/4λ的供電阻抗線一般盡量靠近功放器件?！」Ψ烹娫垂╇妶D在一般的電源供電時CC10是相同的電容，且是微波電容較好，C6在電路中主要的作用是去耦，尤其是大功率輸出的功放，一定要用Q值很高的電容，很小的等效電阻。CCC9電容的容值的分別的是選用1000pF、10nF和10uF?！‰娫雌秒娐吩诠Ψ诺钠秒娐分校部梢允怯须娮璐B供電（），因為柵極電流一般是很小的，加電阻對功放對偏置沒有什么影響，還可以更好的改變偏置電源對功放對影響，增加電路的穩(wěn)定性。R1可以取大一點，1K即可。GaAs器件因為器件的工藝和材料的不同而供電和LDMOS器件也不相同，GaAs器件供電電源一般為9V～12V，一般器件為12V較多。但是無論使用什么樣的電源，他們在電源的處理上是一樣的。所以在多級功放管級聯(lián)時調(diào)節(jié)功放的偏置電壓對整體功放對線性度有很大的影響。但是，在功放模塊一般是給定一個應(yīng)用的環(huán)境，包括偏置電源的電壓，在使用時我們同樣可以調(diào)節(jié)功放的末級功放管的和前級功放管的偏置電壓，使得功放模塊有一個最佳的穩(wěn)定的線性輸出。并且要將偏置電源做溫度補償。 布局在功放的設(shè)計中，功放板的布局也是非常重要的。在功放設(shè)計中，電源的供電電路中的去耦電容和濾波電容的位置是非常重要的。然后才是濾波電容。在現(xiàn)代的通信的功放的設(shè)計中，由于功放部分的設(shè)計不僅僅是放大和線性指標的滿足，而是由于現(xiàn)代系統(tǒng)的要求，有很多的控制的功能需要增加在功放中，比如，功放的電源管理、功放和低噪放設(shè)計在同一塊PCB板上等，這樣的功能的增加就使得功放部分不是原來的單純的放大。在PCB布板時，一定要將功放的周圍的PCB板良好接地，留出一定的PCB接地的地方，且要將接地的地方用螺釘良好接地。 電容的選用對于微波電容的選擇，一般選用是高Q值的電容，要求電容的等效電阻越小越好。對于輸出功率小的單板可使用ATC的100A以及DLI的C11AH系列。、CC10是使用這樣的電容。CLR　電容器的串聯(lián)等效電路R為電容器的等效電阻，是有引腳和介質(zhì)極化引入的。電容器有固有的諧振頻率。由于R的存在，電容的Q值隨工作頻率的上升而下降，頻率相同時，C越大，Q值越小?！　TC100A電容容值對應(yīng)的諧振頻率此表可以做功放電容選取的參考。對于不同的溫度電容值有一定的變化，設(shè)計功放電路的時一定要考慮到。雖然近年來隨著廠家技術(shù)水平的提高和制造工藝的不斷改進，在功率管內(nèi)部加入了一些內(nèi)匹配電路，使單管的輸入和輸出阻抗值有所提高，但大功率的功率管輸入、輸出阻抗仍然只有幾個歐姆。在任何一個功放的設(shè)計中，錯誤的阻抗匹配將使電路工作不穩(wěn)定，同時也會造成整個功放的效率降低，非線性失真的成分加大。但在實際匹配電路設(shè)計過程中，往往不可能同時讓所有的指標都達到最優(yōu)的狀態(tài)，所采用的匹配電路要綜合權(quán)衡以上的指標，通常把我們最關(guān)注的幾個性能指標放在首位，而犧牲功放的其它一些性能指標，另外在設(shè)計中我們還要考慮到性能的一致性和可生產(chǎn)性及實際所要求的電路尺寸等要求。設(shè)計單級功率放大器主要是進行輸入匹配電路和輸出匹配電路的設(shè)計；而設(shè)計兩級或多級功率放大器除了要考慮輸入和輸出匹配電路外，還要考慮到級間匹配電路，級間匹配電路的目的是使后級功放管的輸入阻抗和前級阻抗管的輸出阻抗共軛匹配。應(yīng)用在不同頻段的功率管，其外圍的輸入、輸出匹配電路的類型也有所不同，集總參數(shù)元件構(gòu)成的匹配電路能夠應(yīng)用到UHF頻段及以下的頻率范圍，而在更高頻率的應(yīng)用場合，其匹配電路通常要通過分布參數(shù)來實現(xiàn)。 用集總參數(shù)元件進行阻抗匹配電路的原理及設(shè)計實例在集總參數(shù)元件進行阻抗匹配電路的設(shè)計過程中，我們經(jīng)常要用到品質(zhì)因素“Q”的這個概念，Q的物理意義為電路的儲存能量和消耗的能量之比。在串聯(lián)諧振電路模式中Qs=ω0L/R在并聯(lián)諧振電路模式中Qp=ω0RC串、： 串、并聯(lián)等效電路轉(zhuǎn)換模型上述的等效轉(zhuǎn)換將貫穿在我們匹配的過程中，我們將用下面的例子來進行輸入和輸出匹配電路的設(shè)計。通過多級低通濾波結(jié)構(gòu)級聯(lián)的方式，可以把功率管的輸入阻抗階梯抬高，直至變換到50Ω。例1：在中心工作頻率為500MHz時，+ Ω匹配到50Ω輸入阻抗為Zs=1+j2, Qs=2把此串聯(lián)電路的結(jié)構(gòu)模式等效為并聯(lián)電路模式，可以得到并聯(lián)的阻抗值：Rp1=Rs(1+Qs2)=5(Ω) Xp1=Xs(Qs2+1)/Qs2= (jΩ) 設(shè)計匹配電路時，首先在電路中并聯(lián)一個Xc1=，和輸入阻抗中的感性部分形成諧振；在此基礎(chǔ)上加上第二級LC結(jié)構(gòu)，設(shè)定第二級電路的Q值為2，即Q2=2，變換后的電路形式和阻抗值計算如下：Rp1=Rs2=(Ω)Xs2=Q2Rs2=2*5=10(jΩ)再把此種串聯(lián)電路結(jié)構(gòu)的模式等效轉(zhuǎn)換為并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)的模型，由轉(zhuǎn)換公式，其中的Rp2和Xp2值為：Rp2=Rs2(1+Q2)=25(Ω)Xp2=Xs2(Q2+1)/Q2=(jΩ)再繼續(xù)按上述步驟進行，在電路中并聯(lián)一個Xc2=，使電路形成諧振；最后用一個LC結(jié)構(gòu)形式把Rp=25Ω變換到50Ω，來推算一下所需的Q值：Rs3=Rp2=25(Ω)由Rp=Rs(1+Q2)，其中我們需要Rp=50Ω,而Rs=25Ω可以推算出Q=1那么Xs3=QRs3=25(jΩ)此電路的等效并聯(lián)模式為Rp4=Rs3(1+Q2)=50(Ω) Xp4=Xs3(Q2+1)/Q2 =50(jΩ)到此時我們已經(jīng)把整個的實部阻抗變換到50Ω，最后在電路中并聯(lián)一個Xc3=j50Ω的元件和電路形成諧振，匹配工作就算完成了。例2：在中心工作頻率為500MHz時， Ω匹配到50ΩZs= Q=首先把此電路等效為并聯(lián)結(jié)構(gòu)模式,計算可得：Rp=Rs(1+Qs2)=(Ω)Xp1= Xs(Qs2+1)/Qs2=(jΩ)在電路中并聯(lián)一個XL=,使電路諧振。：　輸出匹配電路中的電抗值 用分布參數(shù)來進行阻抗匹配在阻抗匹配電路設(shè)計中，當功率管的工作頻率高于UHF頻段時，分離的電感元件基本上不會被運用在匹配電路上，這是因為在工作頻率較高時，很難精確地控制和測量出分離電感元件的電感值，通常我們只把分離的電感作為RF CHOKE應(yīng)用在電源偏置電路中。利用傳輸線的這種傳輸模式特征，在較高的工作頻率時，我們