F類(lèi)與逆F類(lèi)功率放大器的效率研究

3 仿真結(jié)果分析
根據(jù)上述電路結(jié)構(gòu)分別設(shè)計(jì)F類(lèi)和逆F類(lèi)功率放大器，功率管采用Cree公司的45 W GaN功率管CGH40045，其導(dǎo)通電阻Ron=0．3 Ω。為對(duì)兩種功率放大器效率做出客觀(guān)真實(shí)的比較，各方面參數(shù)應(yīng)盡量保持一致，基板均采用Rogers公司的R05870，基板厚度為0．79 mm。工作偏置點(diǎn)選為VDS=28 V，VGS=-2．5 V，工作頻率1．5 GHz。
圖5和圖6為F類(lèi)功率放大器與逆F類(lèi)功率放大器增益和輸出功率隨輸入功率變化的曲線(xiàn)。圖5為兩者的增益圖，從圖中可以看出，兩者的增益基本相等，線(xiàn)性區(qū)增益約為16．5 dBm。圖6為兩者的輸出功率，從圖中可以看出，兩者的輸出功率變化曲線(xiàn)基本吻合，最大輸出功率約為55 W，在P1dB點(diǎn)處輸出功率約為45W。

在增益和輸出功率相等的前提下，進(jìn)行漏極效率的比較，圖7為F類(lèi)功率放大器和逆F類(lèi)功率放大器，工作在1.5 GHz時(shí)的漏極效率隨輸入功率變化的曲線(xiàn)。由圖中曲線(xiàn)可以看出，逆F類(lèi)功率放大器在輸入40 dBm時(shí)，漏極效率達(dá)到最大值91.8％，同時(shí)F類(lèi)功率放大器的漏極效率為89.3％。從圖2可以看出，當(dāng)Ron為0．3 Ω時(shí)，逆F類(lèi)效率為96％，F(xiàn)類(lèi)效率為93．6％。由于現(xiàn)實(shí)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)理想的方波和半正弦波信號(hào)，因此仿真結(jié)果與計(jì)算結(jié)果有一定差異，但兩種模式之間的效率差異基本相等，證實(shí)了理論計(jì)算和仿真是一致的。

4 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)理論計(jì)算得出，在相同的工作偏置點(diǎn)和輸出功率下，因?yàn)楣β使軐?dǎo)通電阻的存在，逆F類(lèi)功率放大器比F類(lèi)功率放大器有更高的效率，并且隨著導(dǎo)通電阻Ron的增加，這種差異也隨之?dāng)U大。而針對(duì)GaN功率管CGH40045，分別設(shè)計(jì)了工作頻率在1．5 GHz的逆F類(lèi)功率放大器和F類(lèi)功率放大器，仿真結(jié)果與理論分析一致。