并聯(lián)電抗對PA輸出功率和效率的影響

1、負載并聯(lián)電抗對PA輸出功率和效率的影響極其解決1.并聯(lián)電抗對PA輸出功率和效率的影響如圖，假設(shè)PA的漏極偏置電壓VDS_DC恒定，工作在B類，在輸出端提供了完美 的Harmonic Short。則若PA的負載為RL = Ropt，當(dāng)Id達到最大值Id(max)時，漏極電 壓Vds恰好也達到最大值Vds(max)，故此時PA的輸出功率達到最大值為Pout = Pmax， 同時漏極效率也達到最大值n =78.5%。若RL上并聯(lián)一電抗元件，對PA的輸出功率和漏極效率有何影響？基于常見PA的 特性，我們假設(shè)這里的并聯(lián)電抗為電容Cds，其阻抗為-j*Xcds。如下圖為當(dāng)Xcds = Ropt 時ZL在Z

2、0 = Ropt圓圖上的軌跡。由于并聯(lián)了 Xcds，ZL的軌跡由O點移動了 P點。可見，并聯(lián)Xcds后，ZL的幅值變小了，因此當(dāng)Id = Id(max)時，|Vds| = |Id| * |ZL|不 能達到最大值Vds(max)，因此這是一個電流受限系統(tǒng)。由于Vds Vds(max)，故有輸出功 率 Pout = Vds*Vds/Ropt 變小，即 Pout Pmax。同時 VDS_DC 不變，Id=Id(max)也不變， 故直流功耗PDC = VDS_DC * Id也不變，因此Pout變小的同時，n = Pout/PDC也變小 了，即 n Ropt 時，應(yīng)增大 RL 使得 RL Roptb)

3、Xcds = Ropt 時，RL 應(yīng)保持 RL = Ropt 不變c) Xcds Ropt 時，應(yīng)減小 RL 使得 RL 90%，必須要保持Xcds 3Ropt，這對大多數(shù)PA管都是不現(xiàn)實的。 下面我們列出了幾種典型功放管的Ropt和Xcds，供參考型號工藝RoptOhmCds pFXcds/Ropt (MHz)470860150020003000Cree40010GaN HEMT24.421.310.675.833.342.511.67MRF3450LDMOS2.2554.52.761.510.870.650.43BLF888ALDMOS1.69742.711.480.890.640.42B

4、LF881LDMOS7.2333.51.40.760.440.330.22MRF3090LDMOS11.2565.40.460.250.140.110.07由上表可見，對于大多數(shù)LDMOS，如果只是采用鴕鳥法，不對Cds進行處理的話， 后果是很嚴(yán)重的，尤其是在頻率高端更是如此。至于對GaN工藝，則情況要好很多，這也 是為什么GaN可以作為寬帶器件的原因。雖然采用實部調(diào)整法補償一部分Cds的影響，但是效果是很有限的，因此我們必須想 辦法對Cds本身進行補償，即增大Xp本身。我們將可以看到，即使使用簡單的并聯(lián)電感 補償，也可以極大的增大并聯(lián)電抗的值。0.20.40.60.81.01.21.4om1

5、.82.02.22.42.62.83.0可見，在中心頻率f0處使L與Cds諧振。則在0.85f0 - 1.18f0即38.9%相對帶寬范 圍內(nèi)有 Xp 3Xcds，在0.78f0 - 1.28f0即64.1% 相對帶寬范圍內(nèi)有 Xp 2Xcds,在 0.618f0 - 1.618f0 即 161.8% 相對帶寬范圍內(nèi)有 Xp Xcds。5.并聯(lián)諧振法的效果我們可以使用下面的電路對比不同Cds下并聯(lián)諧振法和鴕鳥法的帶寬:I ermTermlNum=1Z-1 OhmRR2R=1 OhtfiI ermTerm2Num =2/二1 Ohm碧 S-PARAMETERSS_ParamSP1Start=(1/2/pi)/1.4 HzStop=(1/2/pi)*1.4 HzStep=(0.001/2/pi) Hz可見，采用并聯(lián)諧振法后，在相當(dāng)大的帶寬里（至少是一個倍頻程），功率損耗因子k要 大大優(yōu)于鴕鳥法電路。我們同樣可以采用實部牽引法來進一步改善并聯(lián)諧振法的帶寬。由于在f0處有Xcds 無窮大，此處Ropt即為最優(yōu)的RL，而在f0附近有Xcds Ropt，根據(jù)第二節(jié)的結(jié)論， 應(yīng)適當(dāng)?shù)脑龃驲L以優(yōu)化k。因此我們適當(dāng)?shù)脑龃驲L，可以以使得緊鄰f0的頻道內(nèi)k惡 化為代價，優(yōu)化離f0稍遠處的k，并保持整個頻率范圍內(nèi)的k平坦，如下圖：J(L-, CMX(UE-NJQWMCmo3X(je