谐振放大器设计中终止

这个射频功率放大器可以使用谐波终止工程师输出频率的内容。

阅读放大器类可以通过字母,喜欢阅读和规范的列表在功率放大器可以混淆。如果你看看从不同的功率放大器输出波形,你记得讲座为周期信号傅里叶级数,然后你就会知道一些放大器类使用一些基本的波形工程技术来产生所需的输出。你怎么能从放大器输出创建所需的波形,在PCB级或包级别?

输入谐波终止。这个简单的技巧用于工程师功率放大器的输出波形通过添加或删除一些谐波内容。标准的方法是利用传输线共振对功率放大器的输入或输出电路。这允许不同的谐波在放大器的输出进行调优,以产生所需的波形。这是如何利用传输线共振作为谐波终止的一部分。

额外的谐波是从哪里来的?

回答这个问题需要一些基本的了解晶体管放大器中使用以及他们如何在频域波形形状。不同的放大器类有不同的拓扑结构,可以运行在或接近饱和。下面的图显示了一些理想化的输出波形不同的放大器类时由正弦波驱动直流偏置。

类放大器,输出波形和理想的效率。

唯一放大器类用于驱动的线性范围是一个a类放大器,输出是一个放大版的输入正弦波。在理想的情况下,没有额外的输出谐波含量。AB类B和C可以被认为是在纠正线性输出,但正面和负面的极性信号可以重组重构输入正弦波。

较高的类(D, T)是为了最初的输入输出正弦波形,加上一些额外的谐波含量。有两种方法可以生成这些额外的谐波内容:

• 添加一些额外的输入谐波内容(例如,源与一个正方形或锯齿波)和运行线性放大器的政权。在这种情况下效率会降低。

• 运行大量的放大器饱和政权。这将生成一些高阶谐波内容,提供理想化的效率高的输出。

一些射频功率放大器产品,如类J和F类功率放大器,运行严重饱和的政权有直流偏置,和额外的谐波内容提供有效效率更高。波形形成执行通过提供在特定频率,共振和通过消除特定频率的输出。这是中央理想谐波终止。

利用输电线路和LC电路谐波终止

如果你可以控制一个无限数量的谐波在放大器的输出,那么一个放大器的效率将接近100%。在实践中,强大的在特定谐波控制是唯一可行的,只有一些输出谐波将占主导地位。使用一个系列或坦克LC电路是一种有效的方式来提供在一个特定的谐波共振输出频谱。的整数倍(奇数还是偶数)基本谐波也可以控制使用卖空传输线特性阻抗定义。

通过一系列和/或坦克LC电路

将串联LC电路作为分流器元素从门口地面的输入,或者从输出到地面,将提供一个特定频率的共振。换句话说,在这个频率阻抗为零,所以经常会做空。如果使用一个LC振荡回路,在所需的阻抗频率将是无限的。这些电路提供了一种简单的方式来调整输出波形通过加强或删除的特定谐波正弦输入。

LC振荡回路将作为一个分流器元素放大一个谐波的电压输出。

第二和第三阶谐波波形来说才是最重要的,因为他们将有最高的强度,因此任何LC电路都需要设计成带通或bandstop过滤这些特定频率的谐波终止。注意线连接到负载也是一个输电线路和需要与所需的设计特性阻抗。

用共振输电线路

在这一战略,我们的目标是设计一个输电线路的长度在特定频率提供了强烈的共鸣。这是通过考虑线的输入阻抗。n的输入阻抗的谐波可以写成一个函数的谐波数n:

终止无损耗传输线输入阻抗的谐波

如果放置线并联元素,你的目标是优化,输入所需的谐波阻抗是无穷大或零。同等条件下将适用于上级偶数或奇数次谐波。同样的概念也适用于一系列晶体管输出和负载之间的界线,虽然负载阻抗需要包括在内。

功率放大器电路的设计和仿真工具

模拟涉及谐振谐波终止的输电线路可以相当复杂的输出和输入的功放功率晶体管是高度非线性的。一般来说,门和场效应晶体管的漏源极电流之间随着gate-source电压的增加而增加。这是一个已知的影响在GaN HEMTs和场效应管,和仿真模型需要包括非线性电容当模拟放大器行为的来源。这也使谐波终止在多级放大器的使用操作在饱和,也需要使用load-pull分析最大化的权力转移。

功率放大器的设计与仿真需要的正确设置PCB设计和分析软件创建所需的LC电路或输电线路谐波终止。快板PCB设计者从节奏提供行业标准PCB设计工具与节奏的分析工具套件。你会获得你所需要的设计特性来创建强大的新射频产品与任何放大器拓扑。

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