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          功率放大器為什么要關注阻抗匹配問題?如何進行阻抗匹配?

          文章出處: 發表時間:2018-6-11 21:39:33

          功率放大器的匹配方法在線性網絡設計中,為獲得最大功率傳輸,網絡通常采用共軛阻抗匹配方式,但由于功率放大器輸入、輸出阻抗呈現非線性,不可能實現共軛匹配,通常是將50Ω負載變換到這樣一個阻抗值,其實部可在輸入、輸出偏置電壓下獲得最大輸出功率,其虛部可以將晶體管內部寄生元件調諧掉,該網絡變換成的阻抗稱為最佳負載阻抗,也稱為動態輸出阻抗。   由于功率放大器工作于非線性,小信號放大器的網絡設計方法不再適用。通常采用以下三種方法來設計功率放大器的匹配網絡:動態阻抗法、大信號S參數法和負載牽引法。
                  動態阻抗法:動態阻抗法要求提供大信號工作狀態下的動態輸入、輸出阻抗。動態阻抗測試原理是:將功率管調整到最大功率輸出狀態,然后分別測出從信號源向功率管輸入端看去、從負載向輸出端看去的阻抗,其阻抗值即為動態輸入(Zin)、動態輸出阻抗(ZOL),
                  大信號S參數法:利用大信號S參數可以進行功率放大器的功率增益、穩定性的分析和增益、平坦度的設計。用大信號S參數設計功率放大器時,除了應根據輸出功率的大小選擇負載阻抗外,還可以根據絕對穩定條件和潛在不穩定條件兩種情況分別進行考慮。由于大信號S參數的測量比較困難,通常采用雙信號法或大電流直流擬合法來測量大信號S參數。
                  負載牽引法:負載牽引法要求給出對應各種不同的輸出功率、功率增益和效率等參數的數據,由計算機進行綜合設計。其設計系統較為復雜。通常對于大功率晶體管而言,廠家都會給出功率晶體管道動態輸入、輸出阻抗。
                  由于匹配網絡設計一般以50W(即史密斯圓圖圓心)為準,所以采用以上三種方法,無論是通過仿真軟件還是實際儀器如矢量網絡分析儀,都要在史密斯圓圖上匹配到50W。匹配電路設計目標:1、輸入匹配電路:把微波晶體管的復數輸入阻抗變換為50W電阻性的源阻抗。1) 最佳噪聲:Gout1=Gopt (Zout1=Zopt=1/Yopt);2) 最大功率增:Zout1=Zin*。

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