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功率放大器(PA)输出如何匹配

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
为了能够最大限度利用晶体管的输出能力,PA的负载阻抗最好是采用负载线匹配,但这样产生的问题是,负载并不是匹配到50 Ohm,因此仿真的S22会比较差;而实际的PA产品的S22都在-10dB以下,请问这是什么个原理?或者说PA究竟该采取什么样的匹配形式?是注重S22还是所谓的负载线匹配?

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!

主要是loadline匹配,S22可以作为一定的参考作适当的tradeoff。
最主要的原因应该是S22较差时对VSWR的容忍度较低(所谓的ruggedness)
大部分pa的s22差不到哪儿去了。-8dB左右其实也未必不够

果然是大牛啊。

果然是大牛啊。

最近在学习PA,收获了许多,解答也给了我指导

谢谢yuan的详细解答。我还想就S22不匹配会导致全反射作一讨论。虽然S22完全失配,但传输线本身是50欧特征阻抗,末端天线肯定也是50欧,就是说在天线负载端应该是没有反射的。那么您的意思是反射会发生在传输线的源端?也就是晶体管的漏端?我怎么觉得这里应该也没有反射,因为只是一个理想节点,还没有形成传输线效应。

好问题,给你点个赞

排队学习

最近在烦匹配的问题,PA输出端匹配,用pi型网络,怎么计算呢

好!

一个字也没看懂。

也在做输出匹配,转换增益,最大可用功率增益,可用功率增益,没搞清楚。

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LZ想考虑输出驻波的话 就需要折中输出功率 如果LZ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

多谢,最近正在为此烦恼

如果采用负载线匹配,如何保证PA输出大power时,功率折射导致的PA的地的抖动,也就是说如何避免PA出现震荡不稳定的状态啊?

有人了解吗

顶一个顶顶顶

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