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功率放大器為什么要關(guān)注阻抗匹配問題？如何進(jìn)行阻抗匹配？
功率放大器的匹配方法在線性網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，為獲得最大功率傳輸，網(wǎng)絡(luò)通常采用共軛阻抗匹配方式，但由于功率放大器輸入、輸出阻抗呈現(xiàn)非線性，不可能實(shí)現(xiàn)共軛匹配，通常是將50Ω負(fù)載變換到這樣一個(gè)阻抗值，其實(shí)部可在輸入、輸出偏置電壓下獲得最大輸出功率，其虛部可以將晶體管內(nèi)部寄生元件調(diào)諧掉，該網(wǎng)絡(luò)變換成的阻抗稱為最佳負(fù)載阻抗，也稱為動(dòng)態(tài)輸出阻抗。 由于功率放大器工作于非線性，小信號(hào)放大器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法不再適用。通常采用以下三種方法來設(shè)計(jì)功率放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)：動(dòng)態(tài)阻抗法、大信號(hào)S參數(shù)法和負(fù)載牽引法。
動(dòng)態(tài)阻抗法：動(dòng)態(tài)阻抗法要求提供大信號(hào)工作狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)輸入、輸出阻抗。動(dòng)態(tài)阻抗測試原理是：將功率管調(diào)整到最大功率輸出狀態(tài)，然后分別測出從信號(hào)源向功率管輸入端看去、從負(fù)載向輸出端看去的阻抗，其阻抗值即為動(dòng)態(tài)輸入(Zin)、動(dòng)態(tài)輸出阻抗(ZOL)。
大信號(hào)S參數(shù)法：利用大信號(hào)S參數(shù)可以進(jìn)行功率放大器的功率增益、穩(wěn)定性的分析和增益、平坦度的設(shè)計(jì)。用大信號(hào)S參數(shù)設(shè)計(jì)功率放大器時(shí)，除了應(yīng)根據(jù)輸出功率的大小選擇負(fù)載阻抗外，還可以根據(jù)絕對穩(wěn)定條件和潛在不穩(wěn)定條件兩種情況分別進(jìn)行考慮。由于大信號(hào)S參數(shù)的測量比較困難，通常采用雙信號(hào)法或大電流直流擬合法來測量大信號(hào)S參數(shù)。
負(fù)載牽引法：負(fù)載牽引法要求給出對應(yīng)各種不同的輸出功率、功率增益和效率等參數(shù)的數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)系統(tǒng)較為復(fù)雜。通常對于大功率晶體管而言，廠家都會(huì)給出功率晶體管道動(dòng)態(tài)輸入、輸出阻抗。
由于匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)一般以50W(即史密斯圓圖圓心)為準(zhǔn)，所以采用以上三種方法，無論是通過仿真軟件還是實(shí)際儀器如矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，都要在史密斯圓圖上匹配到50W。匹配電路設(shè)計(jì)目標(biāo)：
輸入匹配電路：把微波晶體管的復(fù)數(shù)輸入阻抗變換為50W電阻性的源阻抗。
1) 最佳噪聲：Gout1=Gopt (Zout1=Zopt=1/Yopt)；
2) 最大功率增：Zout1=Zin*。
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