汽车防撞雷达系统功率放大器仿真设计

1 功率放大器的设计

    根据功率放大器的设计原理，首先选定功放管的工作点Q，定出其电源电压，确定在设计频段内的稳定性，然后做出输入输出匹配网络如图1所示。

    1．1 电路设计

    功放管选用安华高(avagotech)公司的E-PHEMT类型的VMMK-1218，因为汽车提供的电源为5 V，所以此功放管的电源电压选为5 V。VMMK-1218的静态工作点选为VDS=2.5V，IDS=25mA。其中直流偏置通过电阻分压得到，为了消除微波信号进入直流电路并加了电源滤波电路，用高频厄流线圈阻断微波信号。在输入和输出端加了匹配滤波网络，并用隔直电容进行了直流的隔离，以防止影响前级和后级电路。

    1．2 微波电路的设计

    汽车雷达的工作频率为24 GHz，集总参数元件在此频率下的寄生效应非常明显，故需要利用分布参数元件来设计输入输出匹配网络、电源滤波电路和输入输出的隔直电容。电路如图3所示。其中电阻R1，R5，R6为偏置的分压电阻。

2 仿真和测试结果

    图4为放大器稳定性仿真的波形图，在24～24．25 GHz的范围内，稳定因子全部大于1，说明在此频段内放大器是稳定的。

    图5为电路版图图3的S参数的仿真结果，在24～24．25 GH韵频段内，电路的正向传输系数达到了8 dB左右，输入口的反射系数小于-13 dB，输出口的反射系数小于-20 dB，而此时的反向传输系数最大也只有-17 dB。

    图6是微带功率放大器的输入和输出阻抗的smith圆图，信号频率从24～24．25 G的范围内输入端和输出端的阻抗变化，可以看到，S(2，2)基本已经接近匹配，S(1，1)稍差，但是这对于输入端的噪声抑制有益。图7为24 G微带功率放大器的噪声系数浏试图，可以看到，在频率的低端和高端，无论是单边带还是双边带的噪声系数都很高，在24～24．25 G的范围内，NFdsb和NFssb都小于2．3。

    图8所示为2，4 G功率放大器的增益压缩曲线，可以得出此功率放大器的输出1 dB压缩点在18．5 dBm左右，输入1 dB压缩点在10．5 dBm左右，其增益为8 dB。