数字电视发射及中功率放大器的设计

文章摘要： 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

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        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ＬＤＭＯＳ ＦＥＴ器件，及平衡放大电路结构?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。 

       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ＬＤＭＯＳ ＦＥＴ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，ＬＤＭＯＳ ＦＥＴ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。 
      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管的自动均流作用，其输入－输出特性曲线在１ｄＢ压缩点（大信号运用的饱和区段）下弯较缓，所以动态范围变宽，有利于模拟和数字电视射频信号放大。ＬＤＭＯＳ在小信号放大时近似线性，几乎没有交调失真，很大程度简化了校正电路。ＭＯＳ器件的直流栅极电流几乎为零，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。 

       １．２ 电路结构选择及比较 

       小信号Ｓ参数可以用于甲类放大器的设计，也就是要求信号的放大基本限制在晶体管的线性区域。然而，涉及到大功率放大器时，由于放大器工作在非线性区，所以小信号通常近似无效。此时必须求得晶体管的大信号Ｓ参数或阻抗，以得到合理的设计效果。 

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