【摘 要】
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汽车电子市场规模的扩大,预示着汽车向着电子化时代迈进。为保障汽车电子设备的安全性,必须对电子设备进行电磁兼容（Electromagnetic Compatibility,EMC）测试。作为测试系统中关键器件之一,功率放大器会随着测试标准要求的提高而不断提升自身的性能,对性能要求越高,则需要器件的精密度越高,同样也更容易受到外界因素的干扰。基于以上背景,本文主要设计了一款宽带高功率放大器和一款温度补
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汽车电子市场规模的扩大,预示着汽车向着电子化时代迈进。为保障汽车电子设备的安全性,必须对电子设备进行电磁兼容（Electromagnetic Compatibility,EMC）测试。作为测试系统中关键器件之一,功率放大器会随着测试标准要求的提高而不断提升自身的性能,对性能要求越高,则需要器件的精密度越高,同样也更容易受到外界因素的干扰。基于以上背景,本文主要设计了一款宽带高功率放大器和一款温度补偿电路。鉴于测试条件,还设计两款驱动级功率放大器用于满足宽带高功率放大器的输入要求。首先设计两款驱动级功率放大器。其中,首级驱动功放在1～2 GHz工作频率内饱和输出功率为27.6～29.1 d Bm,增益为14.6～16.1 d B,功率附加效率大于40%;末级驱动功放使用多节λ/4阶梯阻抗变换结构进行匹配网络设计,在同样的工作频段内饱和输出功率为39.1～41.3 d Bm,增益为12.1～14.3 d B,功率附加效率大于40%。测试结果表明,信号发生器生成的小功率信号经过两级驱动后能够满足高功率放大器的输入要求。然后设计一款宽带高功率放大器。使用多节λ/4阶梯阻抗变换结构和低通滤波结构对匹配网络进行设计,实现宽频带的目标;使用二阶Wilkinson功分结构对功率混合网络进行设计,实现高功率的目标。测试结果表明,功率放大器工作于1～2GHz,输出功率为53.1～54.5 d Bm,增益为12.1～13.5 d B,功率附加效率大于50%,满足最初提出的设计指标,适用于汽车EMC测试系统。最后设计一款温度补偿电路。因为在高电压、大电流条件下工作,Ga N HEMT的自热效应会影响功放管的直流特性从而导致功放性能的恶化,而温度补偿电路在高温工作条件下能够对功放管的直流特性进行补偿,从而改善功率放大器的相关性能。通过仿真分析得到,当功放管的工作温度从25℃变化到125℃后,增益提高约0.8 d B,输出功率提高约0.8 d Bm,有效地保证了功率放大器的高功率输出要求。所设计的宽带高功率放大器适用于汽车EMC测试系统中,能够为测试提供足够的电场强度,所设计的温度补偿电路对于高温条件工作下的功率放大器性能具有积极意义,可以为后续的设计提供参考价值。
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