电感特性

高效率F类射频功率放大器的研究与设计

来源：作者：发布时间：2015-01-22 10:38:35 浏览量：

风华电感器

50%

57.7%

60.3%

63.7%

M=2

70.7%

81.7%

85.3%

90.0%

M=4

75%

86.6%

90.5%

95.5%

78.5%

90.7%

94.8%

100%

　　在只考虑2次和3次谐波的情况下，(3次谐波峰化)，最大效率可以达到81.7%，包含3次谐波峰化输出网络电路如图2a所示，在3f0用并联的谐振器加在漏极输出，提供2f0 短路和3f0开路，另外一个并联谐振器与负载阻抗并联，用来保证在f0 有最佳的负载，RL是最佳的漏级负载。

　　(2a) 3次谐波输出网络

　　(2b)

　　图2 谐波输出网络

　　图2b中给出了另外两个可能的并联谐振器电路和连接谐振器电路贴片电感器构造元件的初始值。另外还给了一个等效的微带阻抗-峰化电路和他的初始原理值。能提供对于所有的偶次谐波短路和对3次谐波开路。然而，实际的F类PA的设计要复杂的多，因为有寄生电抗，非线性漏级电流Ids和非线性的Cgs，Cds图3 中给的方程可以提供一个很好的F类放大器设计的出发点。

　　4 设计实例

　　本文在设计F类放大器时，对输出谐波调谐，当输入网络在栅极输入提供共轭匹配时输出网络提供了偶次谐波短路和奇次谐波开路，输出匹配网络使在漏级输出端获得基波的最佳负载。图2b中的等效的微带阻抗—峰化电路，三段电长度中只有第二段需要根据晶体管的寄生参数来额外修正，其余都可根据基板参数和频率计算出实际微带线的尺寸。

　　设计采用Cree公司的GaN HEMT，基频1.25GHz，带宽为100MHz，输入功率28dBm, 基板材料Er=3.38，板厚0.4mm，输入网络是同频率B类工作模式下设计的，栅极电压VGS =-2.5V，漏极电压VDS=28V。ADS仿真结果最大PAE为84%，实现电路及测试架如图3所示。

　　图3 测试电路实物及测试架图

　　初步试验测量结果最大功率附加效率65.5%，通过进一步调节电路以及输入输出端电容得到PAE为70.32%。略低于仿真结果，但已经获得了较高的效率，效率偏低的原因有很多种，测量器件的改绕行电感进以及对电路的再次调整可能会进一步有效的提高电路的效率。

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