功放自激的分析.pdf

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1、微带功率放大器振荡分析微带功率放大器振荡分析彭高森华东电子工程研究所[摘要]微波功率双极晶体管是固态发射机中使用最多的核心器件，由它组成的微带功率放大器在实际工作中常出现寄生振荡现象，影响放大器正常工作，甚至造成微波功率晶体管的永久性损坏。本文对产生寄生振荡的原因作了较系统的阐述，并提出了一些相应的消除寄生振荡的措施，从而使放大器更稳定可靠地工作。[关键词]寄生振荡微带功率放大器参量振荡负阻振荡TheAnalysisofMicrostripPowerAmplifierOscillation[Abstract]Microwavepowerbipolartransistorisacoredevic

2、eofthesolid-statetransmitterwhichisusedmostfrequently.Themicrostrippoweramplifierconsistingofitoccursparasiticoscillationfrequentlywhichinfluencestheoperationoftheamplifier,sometimemakespermanentdamageonthemicrowavepowertransistor.Thepaperdefinesquitecomprehensivelythereasonsgeneratingparasiticoscil

3、lation,andproposessomemeasurestocancelparasiticoscillationtomaketheamplifieroperatemorereliably.[Keywords]parasiticoscillationmicrostrippoweramplifierParameteroscillationnegativeresistanceoscillation一、引言由于固态半导体器件的飞速发展和制造工艺的日臻完善，微波功率晶体管与微带电路技术相结合，构成微带功率放大器，开创了微波发射机固态化和小型化的新途径。微带晶体管放大器具有许多公认的优点：噪声低、频带

4、宽、相位线性度好、动态范围大、效率高、级联方便、稳定可靠、寿命长、供电简单、体积小、重量轻、适合批量生产等等。在某些领域，已对原占有垄断地位的微波真空电子管放大器构成竞争，并有逐渐替代之势。微带功率晶体管放大器是微波晶体管放大器的主要形式，正是因为上述的众多优点，已广泛应用在现代雷达的各种类型的固态发射机中。由于单个微波晶体管的功率较小，必须采取多级级联的方式得到较大的输出功能，也就是说在一部固态发射机中微波功率晶体管所用数量较多，而且微波功率晶体管为核心器件，价格昂贵，它可以被称之谓发射机的“心脏”。让它可靠稳定地工作也就成了设计师最关心的一个问题。由它组成的微带功率放大器在实际工作中常出现

5、寄生振荡现象，影响放大器正常工作，甚至造成微波功率晶体管的永久性损坏。本文对产生寄生振荡的原因作了较系统的阐述，并提出了一些相应的消除寄生振荡的措施，从而使放大器更稳定可靠地工作。二、微带功率管放大器中振荡的危害由于场效应管和双极晶体管在不同微波频段的输入、输出阻抗的差异，根据其匹配电路设计的难度，两者的应用频段有所不同，在4-30GHZ范围内，砷化镓-1-微带功率放大器振荡分析场效应管将成为主要的微波功率源，而在4GHZ以下的频率范围内，主要的微波功率源就是双极晶体管。从目前微波半导体技术及固态功率合成技术来看，S波段以下微波双极晶体管应用较为广泛。本文讨论的主要是微波双极晶体管。微波功率晶

6、体管在正常运用下，极限参数的富余量是不大的。因此在使用过程中，如出现超过极限参数的情况，就有可能使放大器的性能大大降低，甚至烧坏晶体管。烧管的原因有以下几种：过激励、电源纹波、驻波过大、强干扰、过热等。过激励、电源纹波过大可能会引发微波功率管自激，驻波过大会导致微波功率管过压或自激，外界强干扰可能会引起微波功率管自激振荡以至过流，局部过热也会引起寄生振荡。轻微的振荡使放大器工作不稳定，影响发射机的工作，严重时将导致晶体管的二次击穿或过热，晶体管因此而失效。可见寄生振荡是损坏微波功率管最直接的原因。寄生振荡是附加在所需信号上一种不希望产生的振荡，或称为自激振荡。一旦微带晶体管放大器产生寄生振荡，

7、它们的性能就会受到严重破坏，甚至损坏。我们先看看产生寄生振荡的原理：微波功率晶体管及其外围电路总是可以等效为LCR组成的谐振回路，当电路刚接通电源时，或者在工作时，谐振回路各部分可能存在各种电的扰动，这些电的扰动可能是接通电源瞬间引起的电流突变，也可能是管子和回路的内部噪声，它们的频谱中包含有ω的分量(ω近似等于谐振回路的谐振角频率ω0)，当这些微小的扰动电流或扰动电压作用于主网络输入端时，由于谐