寬帶射頻功率放大器的匹配電路設(shè)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(jié)合的匹配電路設(shè)計方法，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(jié)合的匹配電路設(shè)計方法，通過優(yōu)化同軸線和集總元件的參數(shù)，實現(xiàn)放大器的最佳性能。利用該方法設(shè)計了一款應(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、輸出達到最佳的功率匹配，匹配電路的設(shè)計成為射頻功率放大器的重要任務(wù)。要實現(xiàn)寬帶內(nèi)的最大功率傳輸，匹配電路設(shè)計非常困難。本文設(shè)計的同軸變換器電路就能實現(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(yīng)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(shù)：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(zhì)和長度一定時，電長度就是頻率的函數(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
由于特征阻抗是實數(shù)，而源阻抗與負載阻抗一般都是復(fù)數(shù)，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(xiàn)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(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)就不是負載反射系數(shù)。
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