寬帶射頻功率放大器的匹配電路設(shè)計(jì)

來(lái)源：《廣播電視信息》  作者：宮為保2012年05月10日 11:42

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[導(dǎo)讀] 介紹了一種分析同軸線變換器的新方法，建立了理想與通用模型，降低了分析難度和簡(jiǎn)化了分析過(guò)程。通過(guò)研究分析，提出了一種同軸變換器與集總元件相結(jié)合的匹配電路設(shè)計(jì)方法，通

關(guān)鍵詞：射頻功率放大器匹配電路寬帶

　　介紹了一種分析同軸線變換器的新方法，建立了理想與通用模型，降低了分析難度和簡(jiǎn)化了分析過(guò)程。通過(guò)研究分析，提出了一種同軸變換器與集總元件相結(jié)合的匹配電路設(shè)計(jì)方法，通過(guò)優(yōu)化同軸線和集總元件的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)放大器的最佳性能。利用該方法設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于推挽式功率放大電路的匹配電路，仿真結(jié)果表明，匹配效率高達(dá)99.93%.

　　阻抗變換器和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為射頻電路以及最大功率傳輸系統(tǒng)中的基本部件。為了使寬帶射頻功率放大器的輸入、輸出達(dá)到最佳的功率匹配，匹配電路的設(shè)計(jì)成為射頻功率放大器的重要任務(wù)。要實(shí)現(xiàn)寬帶內(nèi)的最大功率傳輸，匹配電路設(shè)計(jì)非常困難。本文設(shè)計(jì)的同軸變換器電路就能實(shí)現(xiàn)高效率的電路匹配。同軸變換器具有功率容量大、頻帶寬和屏蔽好的特性，廣泛應(yīng)用于VHF/UHF波段。常見(jiàn)的同軸變換器有1:4和1:9阻抗變換，如圖1所示。但是實(shí)際應(yīng)用中，線阻抗與負(fù)載不匹配時(shí)，它們的阻抗變換不再簡(jiǎn)單看作1:4或1:9.本文通過(guò)建立模型，提出一種簡(jiǎn)化分析方法。

　　1 同軸變換器模型

　　同軸變換器有三個(gè)重要參數(shù)：阻抗變換比、特征阻抗和電長(zhǎng)度。這里用電長(zhǎng)度是為了分析方便。當(dāng)同軸線的介質(zhì)和長(zhǎng)度一定時(shí)，電長(zhǎng)度就是頻率的函數(shù)，可以不必考慮頻率。

　　1.1理想模型

　　理想的1:4變換器的輸入、輸出阻抗都匹配，每根同軸線的輸入、輸出阻抗等于其特征阻抗Z0,其等效模型如圖2所示。

　　其源阻抗Zg與ZL負(fù)載阻抗變換比為：

　　圖2和公式(1)表明：變換器的阻抗變換比等于輸入阻抗與輸出阻抗之比。

　　同軸變換器的輸入阻抗等于同軸線的輸入阻抗并聯(lián)，輸出阻抗等于同軸線的輸出阻抗串聯(lián)。

　　1.2通用模型

　　由于特征阻抗是實(shí)數(shù)，而源阻抗與負(fù)載阻抗一般都是復(fù)數(shù)，所以，就不能簡(jiǎn)單的用變換比來(lái)計(jì)算。阻抗匹配就是輸入阻抗等于源阻抗的共軛，實(shí)現(xiàn)功率的最大傳輸。特征阻抗為Z0,電長(zhǎng)度為E的無(wú)耗同軸線接復(fù)阻抗的電路如圖3所示。

　　由于源阻抗與同軸線特征不匹配，電路的反射系數(shù)就不是負(fù)載反射系數(shù)。

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本文導(dǎo)航

• 第 1 頁(yè)：寬帶射頻功率放大器的匹配電路設(shè)計(jì)

• 第 2 頁(yè)：反射系數(shù)

• 第 3 頁(yè)：聯(lián)合匹配電路

• 第 4 頁(yè)：仿真結(jié)果

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