输出匹配电路决定功率放大器设计性能

通用的方法就是采用电路模拟器中的最大增益来计算。由于这一测量采用了ADS，所以它用起来比较方便。但是，它有可能会得到错误的答案。在一 个只有50Ω串联电阻的简单电路里，显然，负载也是50Ω，50Ω串联电阻的耗散损失是3dB，因为传输功率是均分给了串联电阻和负载（表1）。在这个例 子当中，模拟器可以选择1GΩ的负载阻抗。当50Ω的电阻和1GΩ负载串联在一起时，它上面的电压降非常低，而功率的耗散也非常的少。

表 1 50Ω串联电阻的耗散损失

模拟结果 -3.5 dB

最大增益 0.0 dB

Gp -3.0 dB

正确的计算方法应该是采用工作功率增益。用其他方法可能也能得到相同的结果，但是不能保证一定可以得到结果。当负载为50Ω时，要得到工作功率增益，是非常简单的，我们没有理由不用它。

输出匹配电路

输出匹配的具体电路不同，最终的损失也不同。在微波频谱的低端，传输线占据了太多的空间，所以采用了集总元件的方法。在一个功率放大器模块的典型输出匹配电路中，使用大容量的隔直电容器来防止直流电流从功率放大器电源流到负载中去（图2）。用表面贴装电容器和印制电感器以及表面贴装电感器组成的两节低通匹配网络，可以将50Ω的名义负载阻抗转化成合适的负载线。而负载线的设置是根据指定的功率放大器输出功率和可用的电源电压。手机放大器的负载线变化范围为1Ω到5Ω。

我们可以采用标准的或高Q值电容器。还有另一个正在逐渐流行起来的做法就是采用集成电容。在许多工艺技术（包括GaAs 和CMOS）中，高品质的金属-高介电质-金属结构的储存电容器都是可以用的。有一家供应商提供不使用任何表面贴装元件的完整的GSM功率放大器模块，所有的匹配网络使用的都是引脚框架走线和集成电容。除了可以减小尺寸外，采用集成电容在成本方面有它的优势，这点可以通过采用更好的生产线、降低装配的复杂性、节省物流工作，以及缩短交货时间来实现。

把损失降到最低

即使设计者无法选择不同的技术，在带宽和耗散损失之间，他们仍然可以有很大空间可以在设计方面进行折衷。要想了解一个输出匹配的损耗机制，有一个办法，就是采用无损耗元件来模拟匹配，然后每次在一个元件上引入损耗机制（表2）。

表 2 输出匹配的机械损耗

有损失的元件 在1GHz时耗散损失

L1 0.17 dB

C1 0.66 dB

L2 0.15 dB

C2 0.11 dB

Cout 0.03 dB

总计 1.11 dB

电容器的品质因数与它的电容量是成反比的。要想使输出匹配的耗散损失达到最小，那么在输出匹配中，Cl的值就必须尽可能地小。折衷是在带宽和耗散损失之间做出的。

对于一个功率放大器的效率而言，耗散损失是非常关键的。耗散损失的值就等于匹配网络工作功率增益的倒数，而与源阻抗的任何特性都没有关系。当负载阻抗为50Ω时，耗散损失的计算公式非常简单，且很容易应用在设计上。

也有其他的方式可以测量输出匹配的损耗，但是这些测量方法有时会得到错误的结果。在输出匹配电路上，采用不同的电容器技术会带来不同的损失。集成电容非常适合用在低损失输出匹配上。即使已经选定了电容器技术，在带宽和耗散损失之间还是存在着很大的空间在设计方面进行折衷。