基于SiC器件的高效E類功率放大器

4 輸入輸出匹配電路

輸入阻抗匹配電路的設(shè)計(jì)使用ADS的Smith Chart插件在Smith圓圖上直接設(shè)計(jì)匹配電路，這種方法操作起來簡單方便，設(shè)計(jì)過程也很直觀。先用ADS仿真軟件導(dǎo)入CRF24060的大信號仿真模型，用S參數(shù)仿真器得到?jīng)]有輸入匹配阻抗時(shí)的S11參數(shù)，然后利用ADS的單短線匹配工具設(shè)計(jì)電路，生成可以將阻抗值變換會50歐姆的匹配電路，最后進(jìn)行手工調(diào)節(jié)，得到輸入匹配電路如圖3所示。

輸出匹配電路的作用不僅是對輸出阻抗進(jìn)行匹配，還需對漏極的電壓和電流進(jìn)行相位調(diào)整，使得漏極電流和漏極電壓不同時(shí)出現(xiàn)，使兩者正交。在本文中先使用理想E類功放的經(jīng)典設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)出一個(gè)初步的匹配網(wǎng)絡(luò)，然后再進(jìn)行手動調(diào)整，使電路達(dá)到最佳匹配。

根據(jù)參考文獻(xiàn)[8][9]可知，微帶E類功放在工作頻率處的最佳阻抗為：

(1)

并聯(lián)電容為

(2)

此處f取中心頻率1GHz,，由CREE公司提供的數(shù)據(jù)顯示CRF24060的C_ds=5pF，于是C_shunt取5pF。代入公式(3)計(jì)算可得RL＝5.8Ω，X=6.7Ω

至此，已經(jīng)算得輸出阻抗匹配電路所需的元件值。接下來利用ADS的單短線匹配工具設(shè)計(jì)出阻抗為5.8＋j6.7的負(fù)載，并將之變換到50Ω，最后得到的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。