射頻功率放大器教學(xué)課件

3.3功率放大器電路的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)3.3.1阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的基本要求在射頻功率放大器中,阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是為了實(shí)現(xiàn)有效的能量傳輸,阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)介于功率放大器電路和負(fù)載之間,如圖3.17所示。圖中負(fù)載可以是天線網(wǎng)絡(luò),也可以是后級(jí)功放輸入電路的輸入阻抗在圖3.18所示功率放大器的組成框圖中,匹配網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)是將外接負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換成功率管所要求的最佳交流負(fù)載。匹配網(wǎng)絡(luò)也會(huì)引入一定的損耗,傳輸效率為nr=P/Pout×100%R兀配Zs網(wǎng)絡(luò)ZL功放電路負(fù)載阻抗圖3.17阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的連接nT匹配網(wǎng)絡(luò)圖318功率放大器組成框圖對(duì)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的基本要求是將負(fù)載阻抗變換為與功放電路的要求相匹配的負(fù)載阻抗,以保證射頻功放電路能輸出最大的功率?！?)能濾除不需要的各次諧波分量,以保證負(fù)載上能獲得所需頻率的射頻功率。3)網(wǎng)絡(luò)的功率傳輸效率要盡可能高,即匹配網(wǎng)絡(luò)的損耗要小。常用的射頻功率放大器匹配網(wǎng)絡(luò)有L形、n形和T形,有時(shí)也采用電感耦合匹配網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)匹配網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì),將功率放大器分為非諧振功率放大器和諧振功率放大器。非諧振功率放大器匹配網(wǎng)絡(luò)采用高頻變壓器、傳輸線變壓器等非諧振系統(tǒng),它的負(fù)載阻抗呈現(xiàn)純電阻性質(zhì)。而諧振功率放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)諧振系統(tǒng),它的負(fù)載阻抗呈現(xiàn)電抗性質(zhì)。3.32集總參數(shù)的匹配網(wǎng)絡(luò)1L形匹配網(wǎng)絡(luò)L形匹配網(wǎng)絡(luò)的基本形式如圖3.19所示。圖中Ⅹ1通常為電容元件,而Ⅹ2則為電感元件?！鯮L到RS的精確匹配只能在特定的頻率和處實(shí)現(xiàn),在特定頻率f0處,L形匹配網(wǎng)絡(luò)中各元件的關(guān)系如(332(334)所示■這種匹配網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但只適用于Rs>R的情況。而且,當(dāng)R和R給定以后,Qe值也就確定了,因此無(wú)法調(diào)整RsXRLIRLSRS圖319L形匹配網(wǎng)絡(luò)的基本形式2n形匹配網(wǎng)絡(luò)n形匹配網(wǎng)絡(luò)如圖320所示。串聯(lián)支路Ⅺ為電感元件L,并聯(lián)支路XC1、ⅩC2為電容元件C。在某一特定頻率范圍內(nèi),可得出n形匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)關(guān)系式如(3.35)~(3.3.7)所示■在工作頻率較高時(shí),必須將射頻功率管的輸出電容Cout考慮在匹配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。這時(shí)XC1內(nèi)應(yīng)包含Cout的容抗,計(jì)算C1值時(shí)也應(yīng)減去Cout值。圖3.20n形匹配網(wǎng)絡(luò)3T形匹配網(wǎng)絡(luò)T形匹配網(wǎng)絡(luò)如圖3.21所示,三個(gè)電抗元件接成“T字形結(jié)構(gòu)。T形網(wǎng)絡(luò)也可以看成兩個(gè)L形網(wǎng)絡(luò)串接組成,但分解時(shí)必須注意到這兩個(gè)L形網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)支路和并聯(lián)支路的電抗必須是異性的,如圖3.22所示。分解成兩個(gè)L形匹配網(wǎng)絡(luò)串接以后,就可以用L形網(wǎng)絡(luò)的分析方法推導(dǎo)出T形匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)關(guān)系式。通過分析可得到T形匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)關(guān)系式Xc圖3.21T形匹配網(wǎng)絡(luò)圖3.22T形網(wǎng)絡(luò)的分解上述n形和T形匹配網(wǎng)絡(luò)都可以看成L形