一種寬帶射頻功率放大器的匹配電路設(shè)計(jì)

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(shí)現(xiàn)不平衡-平衡變換。利用通用模型，下面的工作就簡(jiǎn)化為同軸線與集總參數(shù)的匹配電路設(shè)計(jì)。同軸線的特征阻抗和電長(zhǎng)度計(jì)算公式為：

式中，Er為內(nèi)部填充介質(zhì)的相對(duì)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(shí)為1;C為空氣中光的速度；f為工作頻率，L為同軸線的長(zhǎng)度。

公式5表明，電長(zhǎng)度與頻率呈線性關(guān)系，且其長(zhǎng)度越短，電長(zhǎng)度受頻率的影響越小。

2.3仿真驗(yàn)證

利用安捷倫公司的ADS工具進(jìn)行輸出匹配電路設(shè)計(jì)與仿真，一般可采用大信號(hào)S參數(shù)仿真和諧波仿真，由于本文設(shè)計(jì)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(jìn)行仿真的電路如圖7所示。

圖7 仿真原理圖

由于圖7的負(fù)載阻抗的實(shí)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?duì)電路進(jìn)行手動(dòng)調(diào)諧和自動(dòng)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(diǎn)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(jiàn)表1。

表1 反射系數(shù)與匹配效率的計(jì)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(dá)99.93%,實(shí)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(jiǎn)單的分析方法。通過(guò)分析，同軸線的特征阻抗和電長(zhǎng)度對(duì)匹配電路的性能有很大影響。設(shè)計(jì)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(dá)99.93%.