介绍了一种剖析同轴线改换器的新办法，树立了抱负与通用模型，降低了剖析难度和简化了剖析进程。经过研讨剖析，提出了一种同轴改换器与集总元件相结合的匹配电路规划办法，经过优化同轴线和集总元件的参数，完结放大器的最佳功能。使用该办法规划了一款使用于推挽式功率放大电路的匹配电路，仿真成果标明，匹配功率高达99.93%.
阻抗改换器和阻抗匹配网络已经成为射频电路以及最大功率传输体系中的根本部件。为了使宽带射频功率放大器的输入、输出到达最佳的功率匹配，匹配电路的规划成为射频功率放大器的重要任务。要完结宽带内的最大功率传输，匹配电路规划十分困难。本文规划的同轴改换器电路就能完结高功率的电路匹配。同轴改换器具有功率容量大、频带宽和屏蔽好的特性，广泛使用于VHF/UHF波段。常见的同轴改换器有1:4和1:9阻抗改换，如图1所示。可是实践使用中，线阻抗与负载不匹配时，它们的阻抗改换不再简略看作1:4或1:9.本文经过树立模型，提出一种简化剖析办法。
1 同轴改换器模型
同轴改换器有三个重要参数：阻抗改换比、特征阻抗和电长度。这儿用电长度是为了剖析便利。当同轴线的介质和长度一守时，电长度便是频率的函数，能够不用考虑频率。
1.1抱负模型
抱负的1:4改换器的输入、输出阻抗都匹配，每根同轴线的输入、输出阻抗等于其特征阻抗Z0,其等效模型如图2所示。
其源阻抗Zg与ZL负载阻抗改换比为：
图2和公式（1）标明：改换器的阻抗改换比等于输入阻抗与输出阻抗之比。
同轴改换器的输入阻抗等于同轴线的输入阻抗并联，输出阻抗等于同轴线的输出阻抗串联。
1.2通用模型
因为特征阻抗是实数，而源阻抗与负载阻抗一般都是复数，所以，就不能简略的用改换比来核算。阻抗匹配便是输入阻抗等于源阻抗的共轭，完结功率的最大传输。特征阻抗为Z0,电长度为E的无耗同轴线接复阻抗的电路如图3所示。
因为源阻抗与同轴线特征不匹配，电路的反射系数就不是负载反射系数。
因为同轴线是无耗的，进入同轴线的功率就等于负载耗费的功率。那就能够把电路简化只要一个负载Zin,又因为Zg与Zin都是复数且串联，就能够把Zg中的虚部等效到Zin中，最终得到反射系数为：
其间：
当反射系数为零时，功率能够无反射的传输，这时阻抗完结彻底匹配。
由公式（2），反射系数为零能够等效为分子为零，即：
其间：
当E为90o时，可得：
因为特征阻抗为实数，ZLZg*为实数时，方程才有解或才干彻底匹配。当ZL和Zg为实数时，便是常用的λ/4阻抗改换。
当E不等于900,使用实部与虚部都等于零得方程组：
收拾化简得：
公式（3）阐明，不是恣意两个复阻抗都能够彻底匹配，有必要满意特征阻抗为正实数；能够并联或串联电抗元件，使两个不可能彻底匹配的复阻抗彻底匹配。
通用模型是结合抱负模型和同轴线剖析树立，如图4所示。把1:N同轴改换器等效一根同轴线，使用同轴线的剖析成果，更简略取得特征阻抗和电长度参数。
特别关于使用同轴改换器规划的匹配电路，能够简化规划过程，削减作业量。
2 宽带匹配电路的规划
经过对同轴改换器的剖析，能够经过调谐特征阻抗和电长度完结阻抗匹配。
可是实践同轴线的特征阻抗是有必定标准的，不是恣意的，并且电长度又是随频率改变的，所以选用同轴改换器和集总元件联合完结宽带匹配的办法。
2.1.集总元件匹配电路
复阻抗能够用电阻与电抗串联标明，也能够用电阻与电抗并联标明，这两种标明的等效电路如图5所示。
它们都是指同一个复数，其转化联系为：
公式4标明，电阻并联电抗能够减小其复阻抗的实部，再串联电抗抵消其虚部，就能够完结Rp到RS阻抗匹配。所需的电抗值能够经过表达式4核算，且Xp与XS取不同性质的元件，假如Xp用电容，XS就用电感。
集总元件完结阻抗匹配原理：电阻并联电抗减小其实部，再串联电抗抵消其虚部，到达两个纯电路的匹配；当匹配的不是纯电阻时，能够选用抵消和吸纳虚部的办法完结复阻抗的匹配。
2.2联合匹配电路
以Freescale公司MRF6VP2600推挽式MOSFET管的匹配电路规划为例，首要确认匹配电路的根本结构和同轴改换器的阻抗改换，然后再确认特征阻抗、电长度和集总参数。因为输入匹配电路规划与输出匹配电路相似，下面详细研讨输出匹配电路规划。MRF6VP2600的DATASHEET给的源极-源极的输出阻抗如图6所示。
图6 MRF6VP2600的输入-输出阻抗
输出匹配电路中，因为功率管选用推挽式作业，所以在输出端参加1:1巴伦完结不平衡-平衡改换。使用通用模型，下面的作业就简化为同轴线与集总参数的匹配电路规划。同轴线的特征阻抗和电长度核算公式为：
式中，Er为内部填充介质的相对介电常数；D为外导体内径；d是内导体外径；为内导体系数，单股内导体时为1;C为空气中光的速度；f为作业频率，L为同轴线的长度。
公式5标明，电长度与频率呈线性联系，且其长度越短，电长度受频率的影响越小。
2.3仿真验证
使用安捷伦公司的ADS东西进行输出匹配电路规划与仿真，一般可选用大信号S参数仿真和谐波仿真，因为本文规划用于推挽式作业的匹配电路，所以选用更直观的谐波平衡仿真。使用同轴线和巴伦的模型进行仿真的电路如图7所示。
图7 仿真原理图
因为图7的负载阻抗的实部是随频率增减而削减，所以在同轴改换器的两头并联%&&&&&%。能够很简略对电路进行手动调和谐主动优化，最终的仿真成果如图8所示。
图8 （87.5-108）Mhz匹配阻抗
由图6,图8能够得到各频点的反射系数；再依据反射系数与频率的联系，能够求得匹配电路在作业频带的反射系数；最终依据匹配功率与反射系数的联系，求得匹配电路的匹配功率。详细成果见表1。
表1 反射系数与匹配功率的核算成果
从表1能够得到，匹配电路的在作业频段内匹配功率达99.93%,完结了较好的匹配。
3总结
本文树立同轴改换器的抱负模型和通用模型，提出一种新颖的和简略的剖析办法。经过剖析，同轴线的特征阻抗和电长度对匹配电路的功能有很大影响。规划了一款推挽式MOSFET管的输出匹配电路，仿真成果标明：匹配功率达99.93%.
