一種寬帶射頻功率放大器的匹配電路設(shè)計
圖6 MRF6VP2600的輸入-輸出阻抗
輸出匹配電路中,由于功率管采用推挽式工作,所以在輸出端加入1:1巴倫實現(xiàn)不平衡-平衡變換。利用通用模型,下面的工作就簡化為同軸線與集總參數(shù)的匹配電路設(shè)計。同軸線的特征阻抗和電長度計算公式為:
式中,Er為內(nèi)部填充介質(zhì)的相對介電常數(shù);D為外導(dǎo)體內(nèi)徑;d是內(nèi)導(dǎo)體外徑;為內(nèi)導(dǎo)體系數(shù),單股內(nèi)導(dǎo)體時為1;C為空氣中光的速度;f為工作頻率,L為同軸線的長度。
公式5表明,電長度與頻率呈線性關(guān)系,且其長度越短,電長度受頻率的影響越小。
2.3仿真驗證
利用安捷倫公司的ADS工具進行輸出匹配電路設(shè)計與仿真,一般可采用大信號S參數(shù)仿真和諧波仿真,由于本文設(shè)計用于推挽式工作的匹配電路,所以選用更直觀的諧波平衡仿真。利用同軸線和巴倫的模型進行仿真的電路如圖7所示。
圖7 仿真原理圖
由于圖7的負載阻抗的實部是隨頻率增減而減少,所以在同軸變換器的兩端并聯(lián)電容??梢院苋菀讓﹄娐愤M行手動調(diào)諧和自動優(yōu)化,最后的仿真結(jié)果如圖8所示。
圖8 (87.5-108)Mhz匹配阻抗
由圖6,圖8可以得到各頻點的反射系數(shù);再根據(jù)反射系數(shù)與頻率的關(guān)系,可以求得匹配電路在工作頻帶的反射系數(shù);最后根據(jù)匹配效率與反射系數(shù)的關(guān)系,求得匹配電路的匹配效率。具體結(jié)果見表1。
表1 反射系數(shù)與匹配效率的計算結(jié)果
從表1可以得到,匹配電路的在工作頻段內(nèi)匹配效率達99.93%,實現(xiàn)了較好的匹配。
3總結(jié)
本文建立同軸變換器的理想模型和通用模型,提出一種新穎的和簡單的分析方法。通過分析,同軸線的特征阻抗和電長度對匹配電路的性能有很大影響。設(shè)計了一款推挽式MOSFET管的輸出匹配電路,仿真結(jié)果表明:匹配效率達99.93%.
評論