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输入匹配电路和输出匹配电路

输入匹配电路和输出匹配电路成功地设计固态微波功率放大器的关键是设计阻抗匹配网络。在任何一个微波功率放大器设计中,错误的阻抗匹配将使电路不稳定,同时会使电路效率降低和非线性失真加大。在设计功率放大器匹配

输入匹配电路输出匹配电路

成功地规划固态微波功率放大器的关键是规划阻抗匹配网络。
在任何一个微波功率放大器规划中,过错的阻抗匹配将使电路不安稳,一同会使电路功率下降和非线性失真加大。
在规划功率放大器匹配电路时,匹配电路应一同满意匹配、谐波衰减、带宽、小驻波、线性及实践尺度等多项要求。
当有源器材一旦确认后,能够被选用的匹配电路是相当多的,妄图把或许选用的匹配电路列成完好的规划表格几乎是不现实的。
规划单级功率放大器首要是规划输入匹配电路和输出匹配电路;
规划两级功率放大器除了要规划输入匹配电路和输出匹配电路外,还需求规划级间匹配电路。
(1)输入匹配电路
输入匹配电路和输出匹配电路首要是对一端是50,另一端是实数部分较小的复数阻抗进行匹配。
当大功率管的输入阻抗是容性、低电阻值时,一般能够选用下述五种输入匹配电路

图7-17 输入匹配电路
(a)电路A;(b)电路B;(c)电路C;(d)电路D;(e)电路E。
当大功率管的等效输入阻抗呈理性,它的实部比较小时,能够选用并联电容的输入匹配电路,把等效输入阻抗中的电感重量谐振掉,这种输入匹配电路应该是低通匹配网络,能匹配较低的阻抗。一般,输入匹配电路的谐振%&&&&&%能够用微带短截线完成。当放大器的作业频率及功率管选定后,谐振实阻抗值或许小于50,也或许是很大的数值。当谐振实阻抗低于50时,低通匹配电路很简单使它与50阻抗匹配。
(1)输入匹配电路
假如选用微带匹配网络时,谐振实阻抗不能太高,原因是用低通网络结构把高阻抗降到50时要用到串联高阻抗传输线。该传输线的特性阻抗至少高于谐振实阻抗,达一倍以上,这就使串联高阻抗传输线十分窄,加大了匹配网络的损耗,加大了工艺难度,有时乃至无法完成。在尺度答应时,能够选用四分之一波长阻抗改换网络。
输出匹配电路确认后,功率放大器的输出功率及功率也根本确认了,可是它的增益平整度并不必定满意技能目标的要求。这时,需求合理规划输入匹配电路以便使增益平整度满意要求。
规划输入匹配电路时,还应考虑输入驻波比不能太大,在规划频带要求较宽时,这个问题显得特别杰出,频带越宽规划难度越大。为了改进输入驻波比功用,能够选用铁氧体阻隔器,也能够选用平衡放大器技能。
(2)输出匹配电路
输出匹配电路首要应具有损耗低,谐波抑准则高,改进驻波比,进步输出功率及改进非线性等功用。
①谐波按捺。功率放大器的非线性特性使输出不只包括基波信号,一同还存在各项谐波,谐波崎岖巨细与基波信号巨细呈必定的比例关系。在大功率放大器中,因为基波功率比较大,因而谐波功率也比较大,特别是2次谐波和3次谐波,它们对体系的影响是不行疏忽的。为了减小谐波功率输出,一般输出匹配电路选用低通结构或带通结构。在选用带通结构时,应消除寄生通带的影响。当要求谐波输出十分小,单靠上述匹配电路是不能满意对谐波的按捺,还需求加带阻滤波网络。
②改进驻波比。功率放大器匹配电路规划不完善会使功率放大器输出驻波比较大,因而会加大带内增益崎岖,发生寄生信号,严峻时会发生自激振荡和焚毁功率管。因而,在规划输出匹配电路时有必要使驻波比较小。
(2)输出匹配电路
③低损耗。在大功率放大器中,因为输出功率较大,输出电路有一点损耗就会有较大功率丢失,而且,在输出电路板上转成热耗,从而使电路的可靠性变差。例如,接连波输出功率为200W,输出匹配电路损耗为1dB,则耗散在输出匹配电路上的功率高达40W以上。输出功率越大,输出匹配电路上所耗散的功率越大。因而,在规划大功率放大器时,应该尽或许减小输出匹配电路的损耗。
④线性。由非线性剖析知道,功率放大器的三阶交调系数是与负载有关的,因而在规划输出匹配电路时,有必要考虑线性目标的要求。负载挑选应确保线性最好。
⑤功率。功率放大器的功率除了取决于晶体管的作业状况、电路结构、负载等要素外,还与输出匹配电路密切相关。要求输出匹配电路确保基波功率增益最大,谐波功率增益最小,损耗尽或许小和杰出的散热装置。
级间匹配电路除了与输入匹配电路一同完成平整增益特性外,还应具有级距离直流功用。有关隔直流电路的规划内容能够参阅第六讲低噪声放大器有关内容。
两级功率放大器的三阶交调系数不只取决于末级功率放大器,一同还取决于末前级功率放大器。
在规划功率放大器时,为了完成增益平整、
电路安稳及输出功率等目标,功率放大器
不或许彻底匹配。为了改进功率放大器的
匹配功用,一般选用平衡功率放大器。
平衡功率放大器有许多长处:
(1)在规划单端功率放大器时,为了满意平整增益及安稳性要求,失配往往很厉害;而在规划平衡功率放大器时,只需确保配对的功率晶体管功用共同,则组成网络能够改进因为单端功率放大器引起的失配。因而,平衡功率放大器在完成平整功率增益和安稳性的一同,又有较好的匹配功用,一般可完成1个倍频程带宽,做得好时带宽挨近2个倍频程。
(2)级间很易阻隔,因而级间的调整作业量比较小。
(3)因为匹配功用好,反射小,因而电路作业安稳。
(4)当电路中某一个晶体管损坏时,只是使功率放大器总增益下降6dB,对有些体系,这种增益跌落还不会使体系遭到丧命冲击。
(5)在线性功率放大器规划时,一般选用平衡功率放大器来改进线性目标。
(6)在完成多级功率放大器时,平衡功率放大器的调整比不平衡功率放大器要少得多。
在规划功率放大器时,为了完成增益平整、
电路安稳及输出功率等目标,功率放大器
不或许彻底匹配。为了改进功率放大器的
匹配功用,一般选用平衡功率放大器。
平衡功率放大器有许多长处:
(1)在规划单端功率放大器时,为了满意平整增益及安稳性要求,失配往往很厉害;而在规划平衡功率放大器时,只需确保配对的功率晶体管功用共同,则组成网络能够改进因为单端功率放大器引起的失配。因而,平衡功率放大器在完成平整功率增益和安稳性的一同,又有较好的匹配功用,一般可完成1个倍频程带宽,做得好时带宽挨近2个倍频程。
(2)级间很易阻隔,因而级间的调整作业量比较小。
(3)因为匹配功用好,反射小,因而电路作业安稳。
(4)当电路中某一个晶体管损坏时,只是使功率放大器总增益下降6dB,对有些体系,这种增益跌落还不会使体系遭到丧命冲击。
(5)在线性功率放大器规划时,一般选用平衡功率放大器来改进线性目标。
(6)在完成多级功率放大器时,平衡功率放大器的调整比不平衡功率放大器要少得多。

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