射频功率放大器

RS RL RS (Q 1) RL
2
RS RS Q RL 2 XL 2 (Q 1) 1 2 Q 1 RS Q 1
注意: 在工作频率较高时，必须将射频功率管的输出电容 Co考虑在匹配网络内。这时XC1内应包含Co的容抗，计算 C1值时也应减去Co值。
4 ．4 ．1 D类RFPA
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D类RFPA通常采 用两只功率管组成推 挽工作结构。 图中输入激励信 号经变压器倒换相位 后，使功率管T1、T2 交替导通，并处于开 关工作状态。
图4．4．1 D类功放电路
第4章 射频功率放大器 4．4 高效射频功率放大器
4 ．4 ．1 D类RFPA
1 PT 2
u


CE
iC d (t )
要求功率管在导通时，进入饱和而管压降为零；截止时，流 过功率管的电流为零 -- 高效射频功放电路的设计思想 高效射频功放主要特点是功率管处于开关工作状态，称之开 关型功放。A、B、C类功放，功率管是处于放大工作状态的，称之 线性功放。
第4章 射频功率放大器 4．4 高效射频功率放大器
X2 RL
(a)
Xp
Rp
X2 Q X p RL
Rp
(b)
图4．5．6 串并联阻抗变换
4．5
第4章 射频功率放大器 阻抗匹配网络与网络设计
Rs X1
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4．5．3 匹配网络与网络设计 1、L型匹配网络
变换后的等效L型匹配网络如图 4.5.7所示。在给定频率上,根据匹配 条件：Rp=Rs ,X1+Xp=0,所以可得L型 匹配网络的设计关系式为
4．5
第4章 射频功率放大器 阻抗匹配网络与网络设计
+
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4．5．2 阻抗匹配原理
Zs=Rs+jXs是信号源阻 抗,ZL=RL+jXL是负载阻抗。负载上得 到的功率为: 2
US
ห้องสมุดไป่ตู้
Zs
+
UL
-
ZL
-
1 2 1 1 2 ZL 1 PL U Lm Re ( ) U sm Re ( ) 2 ZL 2 Zs ZL ZL 1 2 RL U sm 2 ( Rs RL )2 ( X s X L )2
当RL=Rs、Xs+XL=0时,负载功率PL达最大。因此阻抗匹配条件为
RL=Rs、XL+Xs =0
这表明ZL和Zs应互为共轭复数，即ZL=Zs*。因此，阻抗 匹配实际上是共轭阻抗匹配。
4．5
第4章 射频功率放大器 阻抗匹配网络与网络设计
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4．5．3 匹配网络与网络设计
集中参数元件的匹配网络有L型、π型和T型等，这三种网络 也是RFPA设计中常用的匹配网络。
图4．5．11
π型匹配网络
4．5
第4章 射频功率放大器 阻抗匹配网络与网络设计
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4．5．3 匹配网络与网络设计 2、π型匹配网络
对π型匹配网络的设计，可以用L型匹配网络的设计关系导出。 在某给定频率fo，π型匹配网络的设计关系式分别为:
Rs | X c1 | Q
XC2
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图 4． 4． 2 D类功放的等效电路的ua波形
第4章 射频功率放大器 4．4 高效射频功率放大器
4 ．4 ．1 D类RFPA
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图 4． 4． 2 D类功放的等效电路的ua波形
2018年12月14日星期 第4章 射频功率放大器 五 4．5 阻抗匹配网络与网络设计
X2 X1
(a)L型
X3 X1
(b) π型
X1 X2 X3
(c)T型
X2
图4．5．4 RFPA中常用的匹配网络
4．5
第4章 射频功率放大器 阻抗匹配网络与网络设计
Rs X1
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4．5．3 匹配网络与网络设计 1、L型匹配网络
两个电抗X1、X2构成L形。X1和X2必 须互为异性电抗,通常X2 为电感、X1为电 容。L型匹配网络一般为低通滤波网络。
X2 RL
图4．5．5 L型匹配电路
Rs | X 1 | Q
Rs 1 RL
| X 2 | RLQ
Rs
X1
Xp
Rp
Q
图4．5．7 变换后的等效L型网络
4．5
第4章 射频功率放大器 阻抗匹配网络与网络设计
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4．5．3 匹配网络与网络设计 2、π型匹配网络
由三个电抗元件连接成“π”形结构的匹配网络称之π型匹配网络。 其中两个并联支路是同性电抗，另一个串联支路是异性电抗，如图 4．5．11(a)所示。由于匹配网络一般为低通滤波网络，所以串联支 路通常为电感L，即电抗为XL，并联支路为电容C，即电抗Xc1、Xc2。
阻抗匹配是为了实现从功率源传递给负载提供最大 RF功率。实践中的RF功率管，其输入阻抗和输出阻抗 都比较小，而且功率越大，则阻抗更小。因此，功放的 级与级之间必须进行阻抗变换，实现阻抗匹配，达到最 大功率传输。 阻抗匹配网络通常采用LC电抗元件组成的滤波网 络，因此也能起选频滤波作用。阻抗匹配常为复阻抗匹 配，设计匹配网络比较复杂，尤其是宽带匹配网络的设 计。
X2 RL
图4．5．5 L型匹配电路
X2
考虑功率管的Zo和负载RL后,可画如 图4．5．6所示的匹配电路。图中X2和 RL构成串联阻抗,如图4．5．6(a)。为 分析阻抗匹配,可以将串联阻抗变换成 如图4．5．6(b)所示的并联阻抗。
RL
(a)
Xp
Rp
(b)
图4．5．6 串并联阻抗变换
4．5
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Rs X1
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4．5．3 匹配网络与网络设计 1、L型匹配网络
变换前后两者的阻抗(导纳)应完全相等:
X2 RL
1 1 1 RL jX 2 R p jX p
图4．5．5 L型匹配电路
R X Rp RL (1 Q 2 ) RL
2 L 2 2
2 2 RL X2 1 Xp X 2 (1 2 ) 2 X2 Q
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4． 4 4． 5
高效射频功率放大器 阻抗匹配网络与网络设计
第4章 射频功率放大器 4．4 高效射频功率放大器
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功率消耗在管子上的原因是集极电流iC流过功率管时，功 率管集射极间电压uCE不为零。 功率管的管耗PT可以用uCE和iC的 乘积在一周期内的积分来表示，即