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功率放大器(PA)输出如何匹配?

前言:关于功率放大器(PA)输出如何匹配的理解.


(1)首先要明确PA输出的是功率,空载时PA的功率实际上已经储存在漏端了,现在是如何才能尽可能大的将功率输出给负载,假设采用共轭匹配,很显然输出的阻抗一般是比较大的,一般会高于50欧姆,这样根据V*V/2R,输出的功率会很小很小,那么此时其余的功率就都消耗在了管子及其无源器件上了。

所以共轭匹配一般是不可能实现大功率的,我们为了能够输出大功率就要将输出的负载阻抗变的尽可能小(前提是电压及其电流不失真),这样在漏端输出的功率不就可以得到自己想要的了。然后通过各种匹配的网络不就可以将功率传到50欧姆的负载了。说白了:如果是共轭匹配虽然说是没有功率反射但是本身输出的功率小,例如输出10dbm就传输10dBm;如果是阻抗匹配虽然说有功率反射,但是输出功率很大,反射的有限最终还是可以输出比较大的功率。

例如输出30dbm,反射3dbm还有27dbm呢,此时就是叠加以后的功率,这样就可以传到负载。至于你说的S22确实在共轭匹配时比较好,但是那时已经不是PA了。所以一般S22不是很关心,进行阻抗匹配以后S22确实比较差,看看一下驻波比甚至达到8-10了,但是你的管子能不能扛得住这么大的驻波比是看测试的,而不是仿真。还有如果S22调的好可以得到一个比较大的S21,但是由于线性问题,同样你的P1dB不会很大的,这样就要折中考虑,有时需要加一个自适应的Bias,可以改善个1dB了,所以要综合考虑。以上都是自己个人观点,仅供参考,有错误不当之处还请见谅!!!!

功率放大器(PA)输出如何匹配?

(2)PA 的输出端是要把 负载(比如50ohm)匹配到drain端的最佳负载 以让负载达到最大的功率, 共轭匹配是最低反射匹配 在电流和电压摆幅都不受限制的时候 是最好的匹配方式, 负载可以得到最大功率 输出驻波也很好。

PA的设计中一般输出端都是电压限制或者电流限制了, 这时候共轭匹配已经不能给负载最大功率了 举个简单的例子 比如电流可以达到最大摆幅的时候, 由于电源电压的限制, 在电压波形的上面被削平了, 这时候总功率并不是最大 (有谐波产生了 所有部分功率被谐波消耗了)这时候表示drain端的负载需要降低来减弱电压波形的摆幅 已降低谐波功率,当然是有个最优点的 就是最优负载阻抗。

如果想考虑输出驻波的话, 就需要折中输出功率。 如果做IC的话, 倒是多了个自由度 可以调节管子的大小, 让最优阻抗接近负载值。IMS 2016有个109GHz PA的paper就是这么搞的 输出驻波挺好 输出功率也还可以。


来源:硬件之家

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