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数字电视发射机中功率放大器的设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:用最新的LDMOSFET器件,采用平衡放大电路结构?熏设计数字电视发射机中的功率放大器。工作频段在470MHz~860MHz,整个频带内增益在12dB左右,工作在线性状态,交调抑制小于-35dB。
  关键词:功率放大器匹配增益
  
  数字电视地面广播技术采用数字压缩技术,在同样清晰度和音质情况下,用户可以接收的节目数量提高4~6倍。同一信道中,可同时传输附加数据和其他信息,且抗干扰能力强,覆盖区域内近场和远场的接收效果几乎相同,因此,数字电视受到了广泛的关注。
  
  欧美一些国家对数字电视技术的研究较为深入,已研制出了性能完善的数字电视信号发射机。我国数字电视技术的研究起步相对较晚,还处在实验阶段。为降低成本,数字电视发射机的国产化是我国广播电视行业发展的必然趋势。
  
  功率放大器是数字电视发射机中的重要组成部分。通常情况下,数字电视发射机中的信号经COFDM方式调制后输出中频模拟信号,通过上变频送入放大部分。该调制方式包括IFFT(8M)和IFFT(2M)两种模式,分别由6817和1705个载波组成。每个载波之间的频率间隔非常近,所以交调信号很容易落在频带内,引起交调失真。数字电视的发射机较传统类型,在线性度、稳定性等方面有着更高的要求。对发射机中的功率放大器要求必须工作在较高的线性状态下,增益稳定。
  
  发射系统的放大部分分为激励和主放大电路。其中激励部分为宽带功率放大器,为确保地面数字电视传输的正常稳定,需要具有良好的稳定性和可靠性,其工作频段在470MHz~860MHz,工作状态为AB类;要求增益大于10dB,交调抑制小于-35dB,噪声功率密度大于130dBc/Hz。本文采用最新的LDMOSFET器件,及平衡放大电路结构?熏设计数字电视发射机中的驱动级功率放大器,经过优化和调试,满足系统要求。
  
  图2输入匹配网络拓扑图
  
  1功率放大器设计
  
  1.1功率放大器的放大芯片选型
  
  本文采用摩托罗拉LDMOSFET器件MRF373作为功放的放大芯片。该芯片在线性、增益和输出能力上相对于BJT器件有较大的提升,使发射机的可靠性和可维护性大大提高。与传统的分米波双极型功放管相比,LDMOSFET具有以下显著优点:
  
  ·可以在高驻波比(VSWR=10:1)情况下工作;
  
  ·增益高(典型值13dB);
  
  ·饱和曲线平滑,有利于模拟和数字电视射频信号放大;
  
  ·可以承受大的过驱动功率,特别适用于DVB-T中COFDM调制的多载波信号;
  
  ·偏置电路简单,无需复杂的带正温度补偿的有源低阻抗偏置电路。
  
  图3输出匹配网络拓扑图
  
  LDMOS制造工艺结合了BPT和砷化镓工艺。与标准MOS工艺不同的是,在器件封装上,LDMOS没有采用BeO氧化铍隔离层,而是直接硬接在衬底上,导热性能得到改善,提高了器件的耐高温性,大大延长了器件寿命。由于LDMOS管的负温效应,其漏电流在受热时自动均流,而不会象双极型管的正温度效应在收集极电流局部形成热点,从而管子不易损坏。所以LDMOS管大大加强了负载失配和过激励的承受能力。同样由于LDMOS管的自动均

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