固态雷达发射机的心脏——微波功率管
【摘要】固态雷达发射机的心脏是微波功率管，微波固态功率管具有高可靠性、长寿命、低工作电压等优点。越来越多的固态发射机正在替代真空管发射机。
【关键词】雷达发射机；固态功率器件；晶体管
1.绪论
微波功率管是构建雷达装备的基础元件之一，一定程度上标志了雷达系统的可靠性、机动性和先进性，能体现雷达系统的核心技术以及生产性关键技术。近年来，随着微波半导体大功率器件的飞速发展，应用先进的微波单片集成电路（MMIC）和微波网络优化设计技术，将多个微波功率器件组合成固态发射组件，固态发射机通常由几十个甚至几千个固态发射组件组成。固态发射机的可靠性高，已成为一种必然，被人们所认可。
2.微波固态功率管的发展
微波功率管的发展主要是受半导体材料的影响，纵观微波固态功率管的发展历程，大致可以分为三个阶段。第一阶段为硅微波功率晶体管，功率管类型主要为LDMOS和硅双极型微波功率晶体管（BJT）两种；第二阶段以GaAs场效应管为代表；第三阶段是以SiC和GaN为制作材料的晶体管。每种类型的微波功率管都有其优点和不足，选择微波功率管时要根据工作频率、效率和带宽等多方面因素进行选择。表1所示为几种类型微波功率管的比较。
3.微波功率管在雷达上的工程化应用
雷达是利用物体对电磁波的反射来发现并测定目标的方位、高度、距离及运动等数据，在工作时会发射一种高频大功率无线电波，为雷达提供这样电磁波的大功率射频信号就是雷达发射机，载波经收发开关与馈线送到天线，再由天线聚集成波束朝空间发射出去。与真空管发射机比较，采用微波固态功率管的发射机具有高效率、低损耗、高可靠性、体积小、重量轻、维护方便和低工作电压等优点。越来越多的雷达发射机都采用了固态发射机。从而为微波功率管的应用拓宽了领域。
目前，固态发射机主要有两种体制：集中式固态发射机和分布式固态发射机。集中式固态发射机如图1所示。发射机是由前级激励经过功率分配送给发射组件，再经过功率合成器，最后由单一端口输出。该类型发射机可以保持冷天线，使雷达免遭红外制导武器的袭击，与分布型固态发射机相比较其缺点是损耗大、效率低。
分布式固态发射机如图2所示。发射机的许多小功率发射组件分布在天线阵面上，每个固态组件直接安装在天线辐射单元的后面，天线远场区的射频总功率
简易调频发射机 摘要 本次的课程设计是简易调频发射机(话筒),它可以用于演讲、教学、玩具、防盗监控等诸多领域。在这个实验中我们将学习如何将高频单元电路组合实现满足工程实际要求的整机电路等，根据技术指示要求我们进行了本次设计，主要以振荡，调频，缓冲，放大为单元电路组成。 振荡电路是由简单常用的克拉泊电路构成的压控振荡器,通过改变变容二极管两端的电压来改变结电容,从而改变振荡频率来实现调.缓冲电路则是一个射级跟随器.功放采用的是效率较高丙类功放. 本课题的设计利用Multisim软件仿真设计了一个小功率调频发射机，力求使学生通过动脑动手解决一两个实际问题，巩固和运用在《高频电子线路原理与实践》中所学的理论知识和实验技能相结合，基本掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和动手能力，为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。 关键词：克拉泊振荡；射级跟随器；丙类功放输出级;变容二极管
目录 第一章．课程设计任务书 (1) 1.1 设计课题任务 (1) 1.2 功能要求说明 (1) 第二章．设计方案及原理 (2) 2.1 总体方案介绍 (2) 2.2 工作原理说明 (3) 第三章. 电路设计及参数的计算 (4) 3.1 振荡级电路 (4) 3.2 缓冲极电路 (7) 3.3 功率放大级 (8) 第四章． Multism的仿真 (10) 4.1 仿真结果 (10) 4.2 误差分析 (12) 第五章. 设计体会 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16) 附录 (17)
第一章.课程设计任务书 1.1设计课题任务 简易调频发射机（话筒）的设计 1.2功能要求说明 主要技术指标： 1．中心频率: 4MHz 10 2．频率稳定度: 不低于3 3. 最大频偏: 75KHz 4．输出功率: 大于200mW 5. 天线形式：拉杆天线（75欧姆） 要求调试并测量主振级电路的性能，包括中心频率及其频率稳定度等。
微波线性功率放大器综述 1概述 微波线性功率放大器在现代微波（无线）通信系统中的重要性越来越大。特别是在CDMA 体制移动通信系统中，线性功率放大器已经是必不可少的重要部件。 2基本指标 2.1 AM/AM AM/PM失真 一个HPA的线性特征可以用AM/AM和AM/PM 曲线来表示. 输入的RF 信号可以表示为： x(t)=R i(t)?cos[ω0t+θx(t)] (1) 相应的输出表示为： y(t)=G[R i(f)] ?cos{ω0t+θx(t)+ψ[R i(f)]} (2) 其中G和ψ表示AM/AM 和AM/PM曲线，如图一。 图. 1 实测的放大器失真曲线 理想的线性功放的曲线如图2。 图. 2 理想的放大器AM/AM和AM/PM曲线
2.2 双音IMD 、IP3、P1dB 双音IMD ，在放大器输入端加入两个CW 信号，在放大器的输出端测量的3阶、5阶等信号大小，以dBc 表示。 IP3 IMD 、IP3及P 1dB 定义图示 2.3 ACPR ACPR 主要应用在象CDMA 这样的宽频谱信号的研究上。邻道功率（ACP ）定义为当主信道加一信号时，紧邻主信道的两个信道内的功率大小。邻道功率的产生主要来自两个方面，一是由于器件的非线性作用产生，二是由于主信道信号本身频谱较信道宽。ACPR 定义为ACP 功率与主信道功率的比值。 图3 邻道功率（ACP ）定义 图4 器件非线性产生的邻道功率 对移动通信的CDMA 信号而言，其IM3（即ACPR ）与IP3的关系可以通过一公式表示。 IP3=-5log[P IM3(f 1,f 2)B 3/P O [(3B-f 1)3-(3B-f 2)3]]+22.2 (dBm) 其中： P IM3(f 1,f 2) 表示要求的IM3的输出功率（W ） B 表示二分之一CDMA 信号带宽 （KHz ） f 1,f 2表示两个边带频率相对于中心频率的差值（KHz ）
东北石油大学课程设计 课程高频电子线路 题目小功率调频发射机的设计 院系电子科学学院 专业班级电信XXXXXXX班 学生姓名XX 学生学号XXXXXXXXXXXX 指导教师 2013年3月1日
东北石油大学课程设计任务书 课程高频电子线路 题目小功率调频发射机的设计 专业电子信息工程姓名XX 学号XXXXXXXXX 主要内容、基本要求、主要参考资料等 1、主要内容 利用所学的高频电路知识，设计一个小功率调频发射机。通过在电路设计、安装和调试中发现问题、解决问题，加深对高频电子线路课程理论知识的理解，提高电路设计及电子实践能力。 2、基本要求 设计一个小功率调频发射机，主要技术指标为： (1) 载波中心频率 06.5MHz f=； (2) 发射功率100mW A P>； (3) 负载电阻75 L R=Ω； (4) 调制灵敏度25kHz/V f S≥； 3、主要参考资料 [1] 阳昌汉. 高频电子线路. 哈尔滨：高等教育出版社，2006. [2] 张肃文，陆兆雄. 高频电子线路(第三版). 北京：高等教育出版社，1993. [3] 谢自美. 电子线路设计·实验·测试. 武汉：华中科技大学出版社，2000. [4] 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2002.完成期限2月25日-3月1 日 指导教师 专业负责人 2013 年 2 月22 日
一、电路基本原理 1. 总设计方框图 与调幅电路相比,调频系统由于高频振荡输出振幅不变, 因而具有较强的抗干扰能力与效率.所以在无线通信、广播电视、遥控测量等方面有广泛的应用。如图1所示： 图1 变容二极管直接调频电路组成方框图 2.电路基本框图 图2 电路的基本框图 实际功率激励输入功率为1.56mW 拟定整机方框图的一般原则是，在满足技术指标要求的前提下，应力求电路简单、性能稳定可靠。单元电路级数尽可能少，以减少级间的相互感应、干扰和自激。 由于本题要求的发射功率Po 不大，工作中心频率f0也不高，因此晶体管的参量影响及电路的分布参数的影响不会很大，整机电路可以设计得简单些，设组成框图如图2所示，各组成部分的作用是： (1)LC 调频振荡器：产生频率f0=6MHz 的高频振荡信号，变容二极管线性调频，最大频偏，整个发射机的频率稳定度由该级决定。 (2)缓冲隔离级：将振荡级与功放级隔离，以减小功放级对振荡级的影响。因为功放级输出信号较大，当其工作状态发生变化时（如谐振阻抗变化），会影响振荡器的频率稳定度，使波形产生失真或减小振荡器的输出电压。整机设计时，为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。缓冲隔离级电路常采用射极跟随器电路。 (3)功率激励级：为末级功放提供激励功率。如果发射功率不大，且振荡级的 LC 调频振荡器缓冲隔离器 功率激励 末级功放 调制信号变容二极管直接调频电路调频信号 载波信号
湖南工程学院课程设计 课程名称通信电子线路课程设计课题名称小功率调频发射机设计 专业电子信息工程 班级 学号 姓名李科峰 指导教师浣喜明 2011年09 月08 日
湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称通信电子线路课程设计 题目小功率调频发射机设计 专业班级电子信息工程班0881 学生姓名李科峰学号10 指导老师浣喜明 审批 任务书下达日期：2011 年08 月29 日设计完成日期：2011 年09 月08 日
目录 一．设计目的 (6) 二．基本原理与方案比较 (6) 2.1FM调制原理 (6) 2.2调频方式选择 (9) 三．单元电路的设计 (10) 四．总电路图 (17) 五．心得体会 (18)
一．设计目的 无线电发射与接收设备是高频电子线路的综合应用，是现代化通信系统、广播与电视系统、无线安全防范系统、无线遥控和遥测系统、雷达系统、电子对抗系统、无线电制导系统等，必不可少的设备。本次设计要达到以下目的： 1. 进一步认识射频发射系统； 2. 掌握调频（或调幅）无线电发射机的设计； 3. 学习无线电通信系统的设计与调试。 二．基本原理与方案比较 2.1FM 调制原理 载波()t w U t u c cm c cos )(=，调制信号()t u Ω；通过FM 调制，使得)(t u c 频率变化量与调制信号()t u Ω的大小成正比。即已调信号的瞬时角频率 ()()t u k w t w f c Ω?+= 已调信号的瞬时相位为 ()()t d t u k t w t d t w t t f c t ''+=''=??Ω )(0 ? 实现调频的方法分为直接调频和间接调频两大类。 2.1.1 直接调频 直接调频的基本原理是利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其反映调制信号变化规律。要用调制信号去控制载波振荡器的振荡频率，就是用调制信号去控制决定载波振荡器振荡频率的元件或电路的参数，从而使载波振荡器的瞬时频率按调制信
微波功率晶体管设计 这里设计的微波功率晶体管将用于甲类放大,其设计指标如下: 工作频率f=2GHz 功率增益Kp=10Db 效率n=40% 输出功率0P =1W 电源电压cc V =20v 1.1一般考虑 : 在 发 射 极 甲 类 运 用 时 ， 根 据 图 ， 晶体 管的集电极与发射极之间应当能承受的电压峰值为2cc V ，故240C E O c c BV V V ≥=。
根据式0 max 2C cc P I V = ，最大集电极工作电流为max C I =0.2A 。 根据式O CM P P η = ，最大耗散功率为CM P =2.5W 。 选取最高结温jM T =150℃；环境温度a T =25℃；根据式()jM a CM T T T P R -= ，热阻 T R =50℃/W 。 当考虑到各寄生参数和发射极整流电阻R E 对功率增益的影响后，高频优值 2p K f 可表示为 2 '8()T p ob bb E T e f K f C r R f L ππ= ++ 当工作频率f=2GHz 时，要获得功率增益K p =10dB ，则特征频率f T 应该选的稍高一些。如果选取f T =3.6GHz ，则要求 12'() 3.610ob bb E T e C r R f L s π-++≤? 这对C ob 、r bb ’、R E 和L e 的要求是很高的。为此可考虑采取以下措施。 （1） 采用砷硼双离子注入工艺，以获得较小的基极电阻r bb ’和较小的宽度 W B 。 （2） 采用1um 精度的光刻工艺，以获得较小的发射区宽度s e ，从而降低r bb ’ 和各势垒电容。 （3） 基区硼离子注入剂量不宜过低，以降低r bb ’，并保证基区不致在工作电 压下发生穿通。 （4） 采用多子器件结构，将整个器件分为四个子器件，每个子器件的输出 功率为0.25W ， 最大集电极工作电流为0.05A ，热阻为200℃/W 。这种考虑有利于整个芯片内各点的结温均匀化，从而可降低对整流电阻R E 的要求，因此可以选取最小的R E 以提高K p 。 （5） 对部分无源基区进行重掺杂而形成浓硼区，这样可减小r bb ’，同时还可 因为浓硼区的结深较深而提高集电结击穿电压。 （6） 由于输出功率并不是太大，流经发射区金属电极条的电流也不大，考 虑到梳状结构发射区的有效利用面积较覆盖结构的大，故在设计方案中采用梳状结构，这样可以因结面积的减小而使各势垒电容变小。 （7） 采用H 1型带状管壳。 1.2纵向结构参数的选取 1．集电区外延材料电阻率的选取
《通信电子线路》课程设计说明书小功率调频发射机 学院：电气与信息工程学院 学生姓名：贺帅 指导教师：伍麟珺职称讲师 专业：通信工程 班级：通信1301班 学号：1330440128 完成时间：2016年1 月
摘要 调频发射机的用处很大，在很多领域都有了很广泛的应用。这个实验是关于小功率调频发射机工作原理分析及其模拟调试，通过这次实验我们可以更好地巩固和加深对小功率调频发射机工作原理和非线性电子线路的进一步理解。学会基本的实验技能，提高运用理论知识解决实际问题的能力。本次设计我是结合Multisim软件来对小功率调频发射机电路的设计与调试方法进行研究。Multisim 是一款仿真软件，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。首先设计出总的电路图，在分别计算各电路的静态工作点，但是通过实际仿真，还是与理论计算值有出入。 关键词：LC振荡器；调频；功率放大器
目录 第1章绪论......................................... 错误！未指定书签。 1.1小功率调频发射机研究意义.................... 错误！未指定书签。 1.2调频发射机研究现状.......................... 错误！未指定书签。 1.3发射机的主要技术指标........................ 错误！未指定书签。第2章总体方案设计.. (4) 2.1设计方案比较 (4) 2.2总设计框图 (4) 第3章电路组成方案 (6) 3.1振荡电路的选择 (6) 3.2振荡电路参数计算 (6) 3.3调频电路的设计.............................. 错误！未指定书签。 3.4调频参数的计算 (9) 3.5缓冲隔离级电路的设计........................ 错误！未指定书签。 3.6缓冲隔离级电路参数计算...................... 错误！未指定书签。 3.7末级功放电路选择............................ 错误！未指定书签。 3.8末级功放电路参数计算........................ 错误！未指定书签。第4章Multisim仿真结果 ........................... 错误！未指定书签。 4.1 LC振荡电路仿真波形......................... 错误！未指定书签。第5章实验数据与误差分析........................... 错误！未指定书签。 5.1实验数据与设计要求比较.................... 1错误！未指定书签。 5.2误差分析.................................. 1错误！未指定书签。结束语............................................. 错误！未指定书签。参考文献.. (20) 致谢 (21) 附录 (22)
第4章发射机 T. A.Weil 4.1引言 发射机是脉冲雷达系统的一个组成部分 图4.1示出典型的脉冲雷达系统框图。在这些方框中，公共媒体一般只标注天线和显示器，其余部分则成为“幕后英雄”。这些不被媒体看重的部分对雷达系统同等重要，而且从设计角度而言也同样有趣。 图4.1 典型雷达系统框图 发射机在雷达系统的成本、体积、重量、设计投入等方面占有非常大的比重，也是对系统电源能量以及维护要求最多的部分。它通常是竖在雷达设备间角落里的大机柜，嗡嗡叫着，身上挂着“高压危险”的牌子，所以人们都宁愿远离它。其内部结构奇特，更像一个酿酒厂，而不是电脑或电视。本章试图解释雷达发射机为何如此，希望给读者展示一个不神秘的雷达发射系统。 为何如此大的功率 发射机体积大，重量重，成本高、消耗功率大，原因是它需产生大功率射频输出，而这种要求来自雷达系统设计的综合考虑。 搜索雷达作用距离的4次方与平均射频功率、天线孔径面积（确定天线增益）、扫描需要覆盖立体角的时间（限制了每个方向上收集信号及为提高信噪比而积累信号的时间长短）成正比，即 4（4.1） ∝ ? A R? T P 探测距离随功率的4次方根变化是因为，输出的发射功率密度与返回的目标回波能量密度随其经过距离的平方而衰减。用提高发射机功率的方法增大雷达作用距离需付出大的代价：
功率需要提高16倍才能使探测距离增加一倍。反之，降低距离要求可显著地减少系统成本。 功率孔径积是衡量雷达性能的基本参数。这个参数如此重要，以至于在第一阶段限制战略武器条约中被专门提到，并作为限制反弹道导弹（ABM ）雷达性能的基础。 接收机灵敏度未在式（4.1）中出现，这是由于热噪声对接收机的灵敏度有明确的限制，在这个简单距离方程中，默认接收机总是工作在最高的灵敏度状态。 平均发射功率仅仅是雷达距离方程中的一个因子。而且成本又很高，为何还要求如此之高的功率？用减小功率但增加天线孔径或扫描时间的办法来补偿是否为较好的办法？回答是天线孔径增加使成本增加得更快。这是因为天线的重量、结构的复杂程度、尺寸误差以及对底座的要求都随着天线孔径的增加而迅速增加。公式中另一个因子——扫描时间由一些确定系统工作的要求决定。例如，每4s 观测一次100mile 内的所有飞机，以便及时发现目标航线的改变；所以扫描时间一般是不可变的（这些也许可以解释为什么要讨论雷达的“功率孔径积”，而不是它的“功率孔径扫描时间积”）。 在雷达系统中使用一部巨大、昂贵的天线配接小功率、便宜的发射机显然是不合情理的，反之亦然。因为将弱小的部分加倍，可使巨大的部分减小一半，从而显著减小系统成本。因此，系统总成本最小化要求合理地平衡这两个子系统的成本。其结果是对任何复杂的雷达系统，系统设计师总是要求大的发射机功率。 当系统的设计是基于存在远距离人为干扰（Standoff jammer ）（而非仅仅存在热噪声）的距离覆盖要求时，也会导致同样的结果。 对探测携带自卫干扰机的目标，距离方程变为 ))(2j j r r A P A P R ??∝ （4.2） 式中，P r 和A r 为雷达的发射功率与孔径；P j 和A j 为干扰机的功率及孔径。结论与前述十分相似：功率与天线孔径依然是决定性因子，均衡的系统设计再次引出大的发射机功率。 无可争辩的结论是，“前端瓦特数才是算数的”。期望获得最佳的雷达工作性能多半意味着天线尺寸和发射功率二者都被推到可以忍受的极限。 迫使发射机按其最大可获得功率设计往往导致研制时间、开发经费出现问题和其他风险。这种情况在采用新型射频发射管时尤为突出，例如，AN/FPN —10L 波段雷达研制计划被迫中断，是由于供应商未能使磁控管在大占空系数范围内足够稳定；在使用内部真空腔而不是外部真空腔的大功率速调管的第二只管子（备份管）的合同履行前，弹道导弹早期预警系统（BMEWS ）的研制也面临过同样的危险[1]。即使是“成功”的射频管开发工作也可能因为打火率临界、冷却设计（导致可靠性问题）、过份的维护和后勤经费问题以及用户的不愉快等因素而终止。 迫使射频管开发超出（或无意地超过）当前技术水平面临的风险，特别是当期望达到的功率超过单管的能力时，使用多个射频发射管进行功率合成的想法变得十分有吸引力。这原来是一种将在后面（4.5节）讨论的十分实用的方法。因为单个固态射频器件与单个真空管相比，只能承受很小的功率，所以，能功率合成、易实现、可靠性高是固态发射机实用化的原因。无疑，将一些射频管组合以获得需要的大功率电平，增加了发射机的复杂程度，但另一方面，组合大量射频器件（在固态发射机中常这样做）会带来一些如第5章中所讨论的故障软化以及可靠性高的优点。
微波功率晶体管项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.doczj.com/doc/a71050091.html, 高级工程师：高建
关于编制微波功率晶体管项目可行性研究 报告编制说明 （模版型） 【立项 批地 融资 招商】 核心提示： 1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整） 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 专 业 撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书 商业计划书可行性研究报告
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国微波功率晶体管产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5微波功率晶体管项目发展概况 (12)
课题：小功率高频(FM)发射机的设计 系别： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师：
目录 1、引言 (3) 2、摘要 (4) 3、设计课题 (4) 4、设计报告正文 (5) 4.1 方案比较与选择 (5) 4.1.1直接调频 (5) 4.1.2间接接调频 (6) 4.2 总体方案设计 (7) 4.2.1系统框图 (7) 4.2.2方案原理分析 (7) 5、各单元模块说明 (8) 5.1 获取音频信号电路 (8) 5.2 前级音频放大电路 (8) 5.3 高频振荡电路 (9) 5.4 末级功率放大电路 (10) 6、系统安装于调试 (11) 6.1 原理设计图纸 (11) 6.2 PCB设计图纸 (12) 6.3 系统调试 (12) 7、设计总结 (13) 8、参考文献 (14) 9、附录 (14)
1、引言 无线电发射与接收设备是高频电子线路的综合应用，是现代化通信系统、广播与电视系统、无线安全防范系统、无线遥控和遥测系统、雷达系统、电子对抗系统、无线电制导系统等，必不可少的设备。发射机就是可以将信号按一定频率发射出去的装置。广泛应用与电视，广播，雷达等各种民用，军用设备。主要可分为调频发射机、调幅发射机、光发射机、哈里斯发射机等多种类型。 调频发射机，首先将音频信号和高频载波调制为调频波,使高频载波的频率随音频信号发生变化,再对所产生的高频信号进行放大、激励、功放和一系列的阻抗匹配,使信号输出到天线,并将信号发送出去的装置.高频信号的产生现在有频率合成、PLL等方式.现在我国商业调频广播的频率范围为88-108MHZ,校园为76-87MHZ,西方国家为70-90MHZ。
微波线性功率放大器设计研究 摘要随着4G无线通信和军事领域新标准新技术的迅速发展，对于作为微波通信系统、雷达、电子对抗、宽带频率调制发射机、数字电视发射机等系统核心部件的功率放大器来说，它不仅仅是将信号放大到足够的功率电平，以实现信号的发射、远距离传输和可靠接收，而且对带宽、输出功率、线性度、效率和可靠性方面都提出了更高的要求。功率放大器的好坏成为制约系统发展的瓶颈。因此对于微波功率放大器的研究和设计有着重要的意义。 关键词微波；线性功率放大器；设计 前言 在宽带通信系统中，如多载波调制OFDM、长期演进系统LTE，都是非恒包络调制信号，信号的峰均比很高，回退放大器会大大降低工作效率，有必要采取有源线性化技术，射频预失真技术顺势而生，它只需在射频通路增加很少的射频元器件，就可达到提高功放输出功率、降低系统功耗、节约系统成本的效果。 1 原理 美国Scintera公司推出的射频数字预失真（RF DPD）产品RFPALSC18xx 系列，为数字预失真提出了新的解决方案。RFPAL工作午射频频率上，只涉及到射频通路的信号输入和输出，比较方便和功放集成，它具有较高的集成度，电路设计简单。其最新产品SC 1894，工作频率168MHz至3800MHz，输入信号带宽25kHz至75MHz，它利用功放输出信号和输入信号计算功放非线性参数，具有自适应调节功能，与工作在SW至60 W平均输出功率的A/AB类或Doherty 放大器一起使用，最高能達到28dB。的临波道抑制和38dB的三阶交调系数改善。它采用QFN管脚封装，支持外部时钟输入，低功耗设计，最大功耗仅为990mW。SC1894所采用的射频预失真技术可补偿调幅至调幅（AM～AM）和调幅至调相（AM-PM）失真、互调失真和功放记忆效应，采用反馈信息补偿由于温差和功放老化造成的信号失真。图1a）是SC1894管脚封装及典型外围电路，b）是基于SCI894实现射频预失真的原理框图。 射频信号经过输入定向耦合器耦合出输入信号RFin，经过巴伦匹配和阻抗变换进入芯片，功放输出信号进过反馈定向耦合器和阻抗匹配后进入芯片RFFB 管脚，SC1894通过处理这两个信号对功放进行建模和预失真处理，并输出预失真处理信号，通过定向耦合器叠加至输入信号端，最后输出预失真以后的信号。 当频率高于3800MHz时，我们采用变频模式的射频预失真电路，如图2所示，输入信号从中频通过定向耦合器进入SC1894的RFIN端口，功放输出信号经过定向耦合器，下变频至3800MHz以内的中频频率，送入芯片RFFB端口，进行自适应预失真处理，输出信号RFOUT通过反向定向耦合器进入发射通路[1]。
小功率调频发射机课程设计小功率调频发射机课程设计 一、 主要技术指标： 1. 中心频率：012f MHz = 2. 频率稳定度 40/10f f ??≤ 3. 最大频偏 10m f kHz ?> 4. 输出功率 30o P mW ≥ 5. 天线形式 拉杆天线（75欧姆） 6. 电源电压 9cc V V = 二、 设计和制作任务设计和制作任务：： 1. 确定电路形式，选择各级电路的静态工作点，并画出电路图。 2. 计算各级电路元件参数并选取元件。 3. 画出电路装配图 4. 组装焊接电路 5. 调试并测量电路性能 6. 写出课程设计报告书 一、 设计设计方案方案方案 通常小功率发射机采用直接调频方式，它的组成框图如下所示。其中高频振荡级主要是产生频率稳定、中心频率符合指标要求的正弦波信号，且其频率受到外加音频信号电压调变；缓冲级主要是对调频
振荡信号进行放大，以提供末级所需的激励功率，同时还对前后级起有一定的隔离作用，为避免级功放的工作状态变化而直接影响振荡级的频率稳定度；，功放级的任务是确保高效率输出足够大的高频功率，并馈送到天线进行发射。 上述框所示小功率发射机设计的主要任务是选择各级电路形式和各级元器件参数的计算。 1、调频振荡级 由于是固定的中心频率，可考虑采用频率稳定度较高的克拉泼振荡电路。 克拉泼振荡器的特点是用一电容C3与原电路中的电感L 相串联后代替L ，功用主要是以增加回路总电容和减小管子与回路间的耦合来提高振荡回路的标准性。使振荡频率的稳定度得以提高。 2、缓冲级 由于对该级有一定增益要求，考虑到中心频率固定，因此可采用以LC 并联回路作负载的小信号谐振放大器电路。对该级管子的要求是 ()(35)2BR CEO CC f f V V γ≥?≥ 至于谐振回路的计算，一般先根据 0f 计算出LC 的乘积值，然后
微波晶体管放大器设计 导师：陈建新 学生：潘海鑫
1.引言 随着通信技术特别是无线通信技术的飞速发展，人们对于无线通信终端的要求进一步提高，作为承担天线感应下来的微弱信号放大任务的低噪声放大器也必须进一步的适应通信信号对其的要求。 通信信号本身就是高频载波信号，这就要求低噪声放大器能够在高频情况下工作。由于硅器件的截止频率f T为50GHz的理论极限已在日趋接近。在这种情况下，由于三~五族化合物半导体GaAs的电子迁移率比硅高出5倍，目前的戒指频率f T已经超过了100GHz，集成化技术也取得很大进展，但是GaAs材料具有明显的缺点：价格贵它的晶片制造工艺复杂，难度大，机械强度不好，容易碎片；热导率低，只有硅材料的1/3。更主要的是GaAs工艺与硅平面工艺不能兼容。使得现有的无法继续使用，如更换器材成本太大。所以这些缺点很大程度上影响了GaAs器件及其集成电路技术的发展。 在本世纪80年代，在硅片上外延生长出了高质量的SiGe应变材料，人们利用“能带工程”理论成功地研制出Si1-x Ge x基区的双极性异质结晶体管，由于Si1-x Ge x应变材料，电子迁移率高，其禁带宽度可通过Ge组分变化调节的优点，显示出独特的有价值的物理性质。在高频、高速、光电、低温等器件及集成电路应用方面有非常重要的意义。 2.国内外SiGe技术的研发现状 早在20世纪50年代中期，Kroemer就提出异质结器件的原理和概念。由于Si和Ge晶格失配达4％，SiGe材料的制备有很大难度。直到80年代，异质结技术才有明显发展。早期在Si衬底上生长SiGe外延层的研究主要采用MBE方法。1975年，Kasper等人发表了关于在Si衬底上MBE生长Si/Ge超晶格的文章，对SiGe生长中由于晶格失陪引起的位错以及位错对电学和光学性能的影响进行了许多研究，生长出全应变，低缺陷密度的高质量SiGe/Si异质结材料。随后各种SiGe/Si异质结期间相继研制成功，如：SiGe HBT，应变SiGe沟道的P-MosFET和驰豫SiGe/Si应变电子沟道N-MosFET。目前SiGe HBT的f T超过200GHz，2GHz下，噪声系数〈0.5dB，不但可以用于移动通信，并完全快满足局域网和光纤通信的要求。1998年德国TEMIC和美国IBM公司先后宣布SiGe器件量产，此后SiGe器件开始快速应用于1-40GHz的通讯和超高速电路领域，特别是SiGe高频低噪声和大功率产品广泛应用于各类通信领域，产生巨大商业价值。 国内在技术研究方面相对国际比较落后。清华大学微电子所自行研制了适于工业生产的UHV/CVD式单片SiGe外延设备，并用此设备生长出器件质量的Si/SiGe异质结材料。 3.SiGeHBT的基本性质 （补充能带图，并讲清楚能带变化带来的好处，有个公式）SiGe HBT中的SiGe材料作基区，由于Ge在Si中的引入，使基区禁带宽度变小，能带结构发生变化。由于这种变化，SiGeHBT呈现出许多优于Si同质结双极晶体管的重要特性，而它又具有GaAs不可比拟的价格上的优势，所以SiGeHBT在无线通讯和光纤通讯中得到广泛的应用。基区SiGe中Ge含量的分布可以有均匀、三角、体型等形态。 3.1 SiGeHBT的直流特性 直流增益β和厄利电压Va是HBT直流的重要参数。他们都和SiGe HBT基区Ge含量有关。对于RF和微波应用，他们的乘积也是一个重要指标，βVa值越大，
通信电子线路课程设计 小功率调频发射机的设计与制作 设计报告 姓名： 学号： 专业： 指导教师：
20 年 月 日 小功率调频发射机的设计与制作 一、设计任务与要求 1、主要技术指标： 1、中心频率：012f MHz = 2、频率稳定度 4 0/10f f -?≤ 3、最大频偏 10m f kHz ?> 4、输出功率 30o P mW ≥ 5、电源电压 9cc V V = 二、 原理及图 1、 小功率调频发射机原理： 通常小功率发射机采用直接调频方式，并组成框图如下所示： 高频振荡级：产生频率稳定、中心频率符合指标要求的正弦波信号； 缓冲级：对调频振荡信号进行放大，提供末级所需的激励功率，起一定隔离作用，避免功放级的工作状态影响振荡频率稳定度； 功放级：确保高效率输出足够大的高频功率，馈送到天线发射。 1.频振荡级：
由于是固定的中心频率，可考虑采用频率稳定度较高的克拉泼振荡电路。克拉泼电路是电容三点式振荡器的改进型电路，下图为它的实际电路和相应的交流通路： 实用电路交流通路 如图可知，克拉泼电路比电容三点式在回路中多一个与C1 C2相串接的电容C3，接入C3后，虽然反馈系数不变，但接在AB两端的电阻RL’=RL//Reo 折算到振荡管集基间的数值减小。因而，放大器的增益亦即环路增益将相应减小，C3越小，环路增益越小。减小C3来提高回路标准是以牺牲环路增益为代价的，如果C3取值过小，振荡器就会因不满足振幅起振条件而停振。 2.缓冲级： 由于对该级有一定增益要求，考虑到中心频率固定，因此可采用以LC并联回路作负载的小信号谐振放大器电路。 并联谐振回路如图所示
脉冲雷达发射机举例 一、单级振荡式发射机 单级振荡式发射机是应用最广泛的一种雷达发射机。诸如导航雷达、气象雷达、搜索引导雷达和炮瞄雷达几乎都采用这一种程式。下面介绍一部航海导航雷达中的发射机。 某工作在X波段的航海导航雷达，其发射机的主要技术指标是： 工作频率f0=9370±30MHz 发射脉冲的脉冲宽度τ和重复频率F 150~80 τ=ns相应的Fr1=200Hz 20.16~0.2 τ=us相应的Fr2=2000Hz 30.45~0.6 τ=us相应的Fr3=1000Hz 脉冲功率Pτ≥14kW 该发射机由预调器、调制器和磁控管振荡器三大部分组成，图画出了其方框图。 1.预调器 预调器除产生激励调制器的调制开关脉冲外，同时输出一个幅度为8~15V的正极性触发脉冲去触发显示器作为定时信号。此外还提前输出一个极性为正、幅度大于8V的脉冲去触发海浪抑制（时间增益控制）电路。预调器由控制脉冲形成电路、触发脉冲产生器和预调脉冲形成电路三部分组成。 控制脉冲形成电路的原理线路如图所示。由电源变压器来的21V、1000Hz的交流电压对称地加至二极管D1和D2的负端，在其正端得到一个负的脉动电压，此电压经过稳压管D3和D4限幅后形成方波，它再经电容C1和电阻R3组成的微分电路变成正负相间的尖脉冲送至由BG1组成的限幅放大器，由于BG1处于零偏置的截止状态，故正极性尖脉冲不起作用，而当负尖顶脉冲输入时，它便由截止状态进入导通状态，在其集电极获得一正极性脉冲波，该脉冲一路经过电阻R2进入海浪抑制电路，作为该电路的触发信号；另一路则经耦合电容C2和由R5、C5组成的积分电路变成有较长上升边的脉冲波，然后经由BG2组成的射极跟随器输出至触发脉冲产生器去启动可控硅SCR工作。积分电路R5C5的作用是使海浪抑制触发脉冲能提前于发射脉冲，以防止由于海浪抑制电路的接入而干扰接收机工作。继电器J3用来转换触发脉冲的重复频率，当雷达工作在量程为0.5~4浬范围内时，继电器J3动作，二极管D1和D2同时工作，相当于全波整流，此时重复频率为2000Hz（相应的脉冲宽度为80mus或0.25us），在其它量程则继电器J3不动作，只有二极管D1工作，相当于半波整流，脉冲重复频率转换为1000Hz。 触发脉冲发生器的电路如图所示，实质上是一个最简单的线型调制器，SCR作为调制开关，电容C7用作储能和脉冲形成，当控制极触发脉冲还没有到来时，SCR的控制极电流Ig=0，管子处于正向阻断状态，这时电源电压Ec就通过电感L1、二极管D5向电容C7谐振充电。当控制极触发脉冲到来且达到规定的触发电平后，SCR就进入正向导通状态，于是电容C7就经SCR、脉冲变压器MB初级绕组放电。与此同时，在脉冲变压器MB的次级绕组感应出一个幅度近于300V的正极性脉冲，它被送至下一级去触发它激式间歇振荡器工作。当放电电流减少到SCR的维持电流时，SCR恢复到正向阻断状态，重复前述过程，如此周而复始就得到一系列的脉冲串。 预调脉冲形成电路采用它激式间歇振荡器，图画出了它的电原理图。在脉冲间歇期内，电子管G1因栅极接有负偏压而处于截止状态，一旦正极性的触发脉冲到来，电子管G1导通，
砷化镓微波功率场效应晶体管及其集成电路与RF MEMS习题集 1．GaAs器件及电路的主要优点是什么？p4 2．晶体中电子运动的一般规律是什么？请写出其关系式，并作简要说明。P7 3．画出FET结构示意图和伏安特性，并作简要说明。P9 4．简述FET设计内容与要求。P12 5．画出FET等效电路，并说明图中各参量及其表达式以及表达式中各参数的物理意义。P14-15 6．如何从FET的几何参数、物理参数求得微波参数？p16-21 7．如何从微波参数了解对物理参数、几何参数的要求与限制？p22-26 8．为什么功率FET设计要信号均衡分配，微波传输对FET尺寸有何限制？p27-29 9．功率FET设计应把握哪五大要素？p33 10．功率FET可靠性主要涉及哪几方面问题。P41-47 11．用于FET GaAs材料单晶抛光片基本要求有哪些？p78 12．半绝缘单晶形成有源层方法一般有几种？离子注入方法有何特点？p79-89 13．分子束外延方法有何特点？p95-104 14．GaAs FET工艺特点是什么？p112 15．欧姆接触工艺途径是什么？p177 如何测量欧姆接触？p181 16．肖特基势垒形成主要通过那些工艺？p186-194 17．GaAs FET钝化的方法和作用是什么？p194 18．简述干法腐蚀工艺特点。P220 19．简述空气桥和通路孔工艺特点。P242-251 20．内匹配技术特点和作用是什么？p277-278 21．内匹配技术常用的元件有哪几种？内匹配常用的电路设计技术和基本原理建立在什么理 论基础上？预匹配和内合成基本框架是什么？它由哪几部分组成？p278-292 22．GaAs单片集成电路的特点是什么？与微波混合集成电路的主要区别有哪些？p299-302 23．GaAs单片集成电路主要应用有哪些？p302 24．GaAs MMIC设计主要考虑那些问题？p303-310 25．MMIC无源集总元件主要有哪些？p311-330 26．MMIC偏置电路设计主要作用有哪些？一般有哪几种偏置方式，各有何特点？p330-333 27．简述单片电路制作工艺。P333-339 28．简述微波探针测试系统的作用与特点。P339-345 29．行波放大器基本原理是什么？有何特点？p353-354 30．MMIC移相器有哪几种形式？各有何特点？p370-378 31．宽带改进型MMIC衰减器特点是什么？p383-385 32．FET和MMIC的技术进步主要表现在哪几个方面？p388 33．GaAs FET和MMIC微波封装特点有哪些？MMIC封装分为哪三个层次？p395-396 34．MMIC封装主要考虑哪些因素？p397-404 35．管壳设计主要考虑哪些因素？p405-409 36．简述管壳制造工艺。P409-414 37．多芯片组件特点是什么？p460-461 38．简述相控阵雷达T/R组件基本要求及其在相控阵雷达中的作用。P468-473 39．PHEMT中文意思是什么？与HEMT相比有何优点？p476-483 40．RF MEMS与半导体控制器件（PIN二极管和MESFET）相比有何优缺点？RF MEMS主要应用是什么？
微波功率放大器发展概述 微波功率放大器主要分为真空和固态两种形式。基于真空器件的功率放大器，曾在军事装备的发展史上扮演过重要角色，而且由于其功率与效率的优势，现在仍广泛应用于雷达、通信、电子对抗等领域。后随着GaAs晶体管的问世，固态器件开始在低频段替代真空管，尤其是随着GaN，SiC等新材料的应用，固态器件的竞争力已大幅提高[1]。本文将对两种器件以及它们竞争与融合的产物——微波功率模块（MPM）的发展情况作一介绍与分析，以充分了解国际先进水平，也对促进国内技术的发展有所助益。 1. 真空放大器件 跟固态器件相比，真空器件的主要优点是工作频率高、频带宽、功率大、效率高，主要缺点是体积和质量均较大。真空器件主要包括行波管、磁控管和速调管，它们具有各自的优势，应用于不同的领域。其中，行波管主要优势为频带宽，速调管主要优势为功率大，磁控管主要优势为效率高。行波管应用最为广泛，因此本文主要以行波管为例介绍真空器件。 1.1 历史发展 真空电子器件的发展可追溯到二战期间。1963年，TWTA技术在设计变革方面取得了实质性进展，提高了射频输出的功率和效率，封装也更加紧凑。1973年，欧洲首个行波管放大器研制成功。然而，到了20世纪70年代中期，半导体器件异军突起，真空器件投入大幅减少，其发展遭遇极大困难。直到21世纪初，美国三军特设委员会详细讨论了功率器件的历史、现状和发展，指出真空器件和固态器件之间的平衡投资战略。2015年，美国先进计划研究局DARPA分别启动了INVEST，HAVOC计划，支持真空功率器件的发展和不断增长的军事系统需要，特别是毫米波及THz行波管[2-4]。当前真空器件已取得长足进步，在雷达、通信、电子战等系统中应用广泛。 1.2 研究与应用现状 随着技术的不断进步，现阶段行波管主要呈现以下特点。一是高频率、宽带、高效率的特点，可有效减小系统的体积、重量、功耗和热耗，在星载、弹载、机载等平台上适应性更强，从而在军事应用上优势突出。二是耐高温特性，使行波管的功率和相位随着温度的变化波动微小，对系统的环境控制要求大大降低。三是
高频课程设计论文 题目：高频(FM>发射机的设计 系别：电子信息与电气工程系 专业：通信工程 班级：通信0802 姓名：邱建南 学号：020******* 指导老师：叶轻舟 2018年1月17日
摘要：作为通信系统的重要组成部分，无线电技术越来越重要。本文研制一种调频发射机，介绍了调频发射机的制作方法及其工作原理，同时给出了系统的组成框图及系统各部分功能，设计了PCB电路板，并且对所设计的发射机的功能进行了安装与调试。本文中的发射机发射的频率可在66-109MHz频段内进行调制，并可用普通的调频收音机接收。 关键词：小功率调频发射机音频信号调制波载波
目录 1设计课题 2实践目的 3设计要求 4基本原理 4.1 系统方案选择 4.2 整体系统描述 4.3 单元电路设计 4.3.1 音频放大电路 4.3.2 高频振荡电路 4.3.3 高频功率放大电路 5系统调试 5.1 PCB板的设计 5.2 系统调式 6结论 7参考文献 8附录
1设计课题 调频发射机设计 2实践目的 无线电发射与接收设备是高频电子线路的综合应用，是现代化通信系统、广播与电视系统、无线安全防范系统、无线遥控和遥测系统、雷达系统、电子对抗系统、无线电制导系统等必不可少的设备。本次设计要求达到以下目的： 1.进一步认识射频发射与接收系统； 2.掌握调频无线电发射机的设计； 3.学习无线电通信系统的设计与调试。 3设计要求 1.发射机采用FM的调制方式； 2.发射频率覆盖范围为88-108MHz，传输距离大于10m； 3.为了加深对调制系统的认识，发射机采用分立元件设计； 4.已调信号采用通用的AM/FM多波段收音机进行接收测试。 4 基本原理 4.1 系统方案选择 方案一：以晶体振荡器做成高精度高稳定度的调频发射机 以晶体振荡器做成高精度高稳定度的调频电路，这完全可以达到我们的要求，但是这种方案比较复杂，能过搜索我们有另外一种方案，见方案二。 方案二：以调频方式做成三级发射机 这种方案的性能是比较好的，这种发射机主要由三个模块组成，第一级是音频放大电路；第二级是高频振荡电路；第三级是高频功率放大电路。 4.2 整体系统描述 本调频发射机的总体电路如下：声--电转换、音频放大、高频振荡调制和高频功率放大等。声--电转换由驻极体话筒担任，它拾取周围环境声波信号后即输出相就应电信号，经电容C2输入到晶体管Q1，Q1担任音频放大功能，对音频信号进行