基于SiC器件的高效E类功率放大器
4 输入输出匹配电路
输入阻抗匹配电路的设计使用ADS的Smith Chart插件在Smith圆图上直接设计匹配电路,这种方法操作起来简单方便,设计过程也很直观。先用ADS仿真软件导入CRF24060的大信号仿真模型,用S参数仿真器得到没有输入匹配阻抗时的S11参数,然后利用ADS的单短线匹配工具设计电路,生成可以将阻抗值变换会50欧姆的匹配电路,最后进行手工调节,得到输入匹配电路如图3所示。
输出匹配电路的作用不仅是对输出阻抗进行匹配,还需对漏极的电压和电流进行相位调整,使得漏极电流和漏极电压不同时出现,使两者正交。在本文中先使用理想E类功放的经典设计公式设计出一个初步的匹配网络,然后再进行手动调整,使电路达到最佳匹配。
根据参考文献[8][9]可知,微带E类功放在工作频率处的最佳阻抗为:
(1)
并联电容为
(2)
此处f取中心频率1GHz,,由CREE公司提供的数据显示CRF24060的Cds=5pF,于是Cshunt取5pF。代入公式(3)计算可得RL=5.8Ω,X=6.7Ω
至此,已经算得输出阻抗匹配电路所需的元件值。接下来利用ADS的单短线匹配工具设计出阻抗为5.8+j6.7的负载,并将之变换到50Ω,最后得到的输出匹配网络如图3所示。
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