射频功率放大器ppt课件.ppt

《射频功率放大器ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、3.3功率放大器电路的阻抗匹配网络3.3.1阻抗匹配网络的基本要求在射频功率放大器中，阻抗匹配网络是为了实现有效的能量传输，阻抗匹配网络介于功率放大器电路和负载之间，如图3.17所示。图中负载可以是天线网络，也可以是后级功放输入电路的输入阻抗。在图3.18所示功率放大器的组成框图中，匹配网络的任务是将外接负载电阻转换成功率管所要求的最佳交流负载。匹配网络也会引入一定的损耗，传输效率为ηT=PL/Pout×100%图3.17阻抗匹配网络的连接图3.18功率放大器组成框图对阻抗匹配网络的基本要求是1)将负载阻抗变换为与功放电路的要求相匹配

2、的负载阻抗，以保证射频功放电路能输出最大的功率。2)能滤除不需要的各次谐波分量，以保证负载上能获得所需频率的射频功率。3)网络的功率传输效率要尽可能高，即匹配网络的损耗要小。常用的射频功率放大器匹配网络有L形、π形和T形，有时也采用电感耦合匹配网络。根据匹配网络的性质，可将功率放大器分为非谐振功率放大器和谐振功率放大器。非谐振功率放大器匹配网络采用高频变压器、传输线变压器等非谐振系统，它的负载阻抗呈现纯电阻性质。而谐振功率放大器的匹配网络是一个谐振系统，它的负载阻抗呈现电抗性质。3.3.2集总参数的匹配网络1L形匹配网络L形匹配网络的

3、基本形式如图3.19所示。图中X1通常为电容元件，而X2则为电感元件。RL到RS的精确匹配只能在特定的频率f0处实现，在特定频率f0处，L形匹配网络中各元件的关系如(3.3.2～(3.3.4)所示。这种匹配网络结构简单，但只适用于RS＞RL的情况。而且，当RS和RL给定以后，Qe值也就确定了，因此无法调整。图3.19L形匹配网络的基本形式2π形匹配网络π形匹配网络如图320所示。串联支路XL为电感元件L，并联支路XC1、XC2为电容元件C。在某一特定频率范围内，可得出π形匹配网络的设计关系式如(3.3.5)～(3.3.7)所示。在工

4、作频率较高时，必须将射频功率管的输出电容Cout考虑在匹配网络内。这时XC1内应包含Cout的容抗，计算C1值时也应减去Cout值。图3.20π形匹配网络3T形匹配网络T形匹配网络如图3.21所示，三个电抗元件接成“T”字形结构。T形网络也可以看成两个L形网络串接组成，但分解时必须注意到这两个L形网络的串联支路和并联支路的电抗必须是异性的，如图3.22所示。分解成两个L形匹配网络串接以后，就可以用L形网络的分析方法推导出T形匹配网络的设计关系式。通过分析可得到T形匹配网络的设计关系式。图3.21T形匹配网络图3.22T形网络的分解上述

5、π形和T形匹配网络都可以看成L形匹配网络的串接组合网络，这种L形网络既有阻抗变换作用，又有阻抗补偿特性，因此被广泛应用在射频功率放大器的匹配网络中。3.3.3传输线变压器匹配网络1传输线变压器结构与等效电路传输线变压器是将传输线绕在磁环上构成的，传输线可以采用同轴电缆、带状传输线、双绞线或高强度的漆包线，磁心采用高频铁氧体磁环(MXO)或镍锌(NXO)。频率较高时，采用镍锌材料。磁环直径小的只有几毫米，大的有几十毫米，选择的磁环直径与功率大小有关，一个15W功率放大器需要采用直径为10～20mm的磁环。传输线变压器的上限频率可高达几千

6、兆赫，频率覆盖系数可以达到104。一个1∶1的倒相传输线变压器的结构示意图如图3.23所示，采用2根导线(1～2为一根导线，3～4为另一根导线)，内阻为RS的信号源uS连接在1和3始端，负载RL连接在2和4终端，引脚端2和3接地。图3.231∶1倒相传输线变压器传输线变压器的等效电路如图3.23b和图3.23c所示。图3.23b和图3.23c在电路连接上完全相同。作为传输线变压器，必须是2和3端或1和4端接地才行。由电源端1~3看进去的阻抗应该等于负载阻抗RL(等于传输线的特性阻抗ZC)，因为输出电压与输入电压反相，所以它相当于一个反相

7、变压器。传输线变压器在变压器模式工作时，主要作用是在输入端和输出端之间实现阻抗转换、平衡不平衡变换等。为了使输出电压倒相，2端必须接地（见图3.23b）。传输线变压器将传输线绕在磁心上，在1～2端有较大的感抗存在，信号源就不会被短路；同样，4～3端也有感抗存在，负载也不会被短路。如图3.23c所示，输入信号和负载分别加在其一次侧的1～2端和二次侧的3～4端绕组上。其中输入信号加在绕组上的电压为u，与传输线上的始端电压相同；通过电磁感应，在负载RL上产生的电压也为u，与传输线终端电压相同。由此可见，传输线变压器可以实现信号的传输，并可实现

8、信号倒相。必须指出，传输线变压器是依靠传输线传送能量的一种宽带匹配元件，它的上限频率取决于传输线的长度及其终端匹配程度，下限频率取决于一次绕组的电感量。21∶1平衡不平衡变换器采用传输线变压器原理，可制作