寬帶射頻功率放大器的匹配電路設計

來源：《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化了分析過程。通過研究分析，提出了一種同軸變換器與集總元件相結合的匹配電路設計方法，通

關鍵詞：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化了分析過程。通過研究分析，提出了一種同軸變換器與集總元件相結合的匹配電路設計方法，通過優化同軸線和集總元件的參數，實現放大器的最佳性能。利用該方法設計了一款應用于推挽式功率放大電路的匹配電路，仿真結果表明，匹配效率高達99.93%.

　　阻抗變換器和阻抗匹配網絡已經成為射頻電路以及最大功率傳輸系統中的基本部件。為了使寬帶射頻功率放大器的輸入、輸出達到最佳的功率匹配，匹配電路的設計成為射頻功率放大器的重要任務。要實現寬帶內的最大功率傳輸，匹配電路設計非常困難。本文設計的同軸變換器電路就能實現高效率的電路匹配。同軸變換器具有功率容量大、頻帶寬和屏蔽好的特性，廣泛應用于VHF/UHF波段。常見的同軸變換器有1:4和1:9阻抗變換，如圖1所示。但是實際應用中，線阻抗與負載不匹配時，它們的阻抗變換不再簡單看作1:4或1:9.本文通過建立模型，提出一種簡化分析方法。

　　1 同軸變換器模型

　　同軸變換器有三個重要參數：阻抗變換比、特征阻抗和電長度。這里用電長度是為了分析方便。當同軸線的介質和長度一定時，電長度就是頻率的函數，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，輸出阻抗等于同軸線的輸出阻抗串聯。

　　1.2通用模型

　　由于特征阻抗是實數，而源阻抗與負載阻抗一般都是復數，所以，就不能簡單的用變換比來計算。阻抗匹配就是輸入阻抗等于源阻抗的共軛，實現功率的最大傳輸。特征阻抗為Z0,電長度為E的無耗同軸線接復阻抗的電路如圖3所示。

　　由于源阻抗與同軸線特征不匹配，電路的反射系數就不是負載反射系數。

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本文導航

• 第 1 頁：寬帶射頻功率放大器的匹配電路設計

• 第 2 頁：反射系數

• 第 3 頁：聯合匹配電路

• 第 4 頁：仿真結果

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