调频发射机推动级输出回路匹配分析

何远松

发射机中微带线电路分析的难点是发射机生产单位没有给出电路板的介电常数值和相对介电常数值。这两个值只能是我们在工作中根据对电路板尺寸的实际测量、分析计算获得的。

1 调频发射机推动级电路板的介电常数εr

调频大功率发射机30W推动级电路的输出回路的原理图如图1所示。

图1A30W推动电路原理图 图1B 阻抗匹配等效电路

图1所示电路，微带线的工作波长，工厂是按照88～108MHz频率范围内的中心频率来设计而成批量生产放大电路板的。其中心工作频率为f=98MHz。为计算方便，我们一般按频率f=100MHz，波长λ=3m来推导电路的阻抗匹配。

实测电路板微带线长度L1=38cm。其工作原理分析：频率f=100MHz时，在空气介电常数εr=1，λ/4=75cm。L1等于四分之一波长，即L1=λε/4=38cm。

在电路板中，介质波长：

λε=4×38=152cm。

正48V供电回路L1的A点，连接电容C1=1200PF，所以A点对地短路，阻抗为0 Ω。由于L1等于四分之一波长，所以，L1的B点，阻抗为无穷大。场效应管输出的高频信号，不会从B点进入L1微带线。

2 高频微带线的相对介电常数εe及特性阻抗

图2 阻抗圆图

L2、L3、L4是高频微带线，其元件特性为电感。高频微带线宽度为2mm。已知电路板厚度：h=1.8mm，εr=3.9。

微带线相对介电常数：

得到：εr=2.87。再求L2、L3、L4等微带线的特性阻抗：

得到ZC=70 Ω。高频微带线的特性阻抗，用相对介电常数εe来计算。

3 调频30W推动级电路阻抗匹配分析

微带线长度L2=4.5cm、L3=5cm、L4=7cm。当频率f=100MHz时，图1电路中电容的容抗：ZC2=4 Ω，ZC3=15.5 Ω，ZC4=48.3 Ω，ZC5=8.8 Ω，ZC6=159 Ω。

现在将负载R推导到场效应管的漏极，才能将推导得到的阻抗与场效应管的阻抗RON比较，说明电路个匹配情况。

在L4的输出端进行规划阻抗：

在L4的输出端进行规划线段：

在阻抗圆图中，找到N点：0.21-j0.357，从阻抗圆图的匹配点画连接直线过N点（=0.21-j0.357）至阻抗圆图边上，对应规划线段的起点：0.444，如图2所示。

从0.444点向阻抗圆图顺时针方向推进0.046到达0.49，0.49对应为N1点的规划阻抗：0.19-j0.06。反规划阻抗（及=0.21-j0.357等效到线段L4的输入得到的阻抗）：

在微带线L3输出端的阻抗：ZX3=Z3//ZC3=5.7-j7。略去阻抗圆图推导过程，ZX3等效到L3的输入得到的阻抗：

在L2微带线输出端的阻抗：ZX2=Z2//ZC2=0.19-j5.2（Ω）.略去阻抗圆图推导过程，ZX2等效到L2的输入得到的阻抗：

Z1=0.14+j7（Ω）.在图1B中，场效应管工作时的阻抗RON=0.1～0.2 Ω，负载R=50 Ω等效到与RON并联阻抗为Z1。驻波系数VSWR≈1。