基于復平面圓圖的射頻放大器分配方案研究
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(3)駐波比達到最優(yōu)與輸入和輸出匹配網(wǎng)絡(luò )均有關(guān)。源失配因子
，用來(lái)衡量傳送到晶體管輸入端的功率Pin占信源資用功率PAVS的比例。 負載失配因子
，用來(lái)衡量傳送到負載的功率PL占晶體管資用功率PAVS的比例。放大器輸入和輸出的反射系數與源和負載失配因子的關(guān)系為：
2．2 分配方案
基于復平面圓圖圖解的方法分析分配方案如下：
(1)在圓圖上畫(huà)出等增益曲線(xiàn)。在圓圖上畫(huà)出輸入匹配網(wǎng)絡(luò )的等增益曲線(xiàn)和輸出匹配網(wǎng)絡(luò )的等增益曲線(xiàn)，它們的曲線(xiàn)方程分別為：
式中：
。小信號時(shí)所有輸入等增益曲線(xiàn)為圓，增益值越大，圓半徑越小，最大增益時(shí)等增益圓半徑為零，縮為一個(gè)點(diǎn)。分配輸入匹配網(wǎng)絡(luò )的有效增益，然后在史密斯圓圖上給出輸入等增益曲線(xiàn)，在等增益曲線(xiàn)上選源反射系數，使輸出與輸入對偶。(2)在圓圖上畫(huà)出等噪聲曲線(xiàn)。等噪聲曲線(xiàn)的方程為：
小信號時(shí)等噪聲系數曲線(xiàn)為圓，所有等噪聲系數圓的圓心都落在史密斯圓圖原點(diǎn)與
連線(xiàn)上，噪聲系數越大，圓的半徑越大，噪聲系數最小，在史密斯圓圖上縮為一個(gè)點(diǎn)。在等噪聲系數曲線(xiàn)內選源反射系數，并注意選點(diǎn)落在等增益曲線(xiàn)上。(3)計算輸入與輸出駐波比，并計算穩定性因子。
(4)若輸入與輸出駐波比以及穩定性因子不滿(mǎn)足指標要求，重復步驟(2)和(3)，以滿(mǎn)足指標要求。
(5)確定匹配網(wǎng)絡(luò )。
3 仿真結果
3．1 晶體管參數
本文放大器的晶體管采用hp_AT-4151l，首先對晶體管的參數進(jìn)行仿真，晶體管hp_AT-41511的S參數仿真曲線(xiàn)如圖1所示，仿真曲線(xiàn)的頻率范圍為100 MHz～5．1 GHz。圖1給出了2．4 GHz時(shí)晶體管的參數。S11=0．470∠148°，表明輸入端匹配很差；S12=-18.636dB，表明單向性較好；S21=7．373 dB，這是晶體管的增益，放大器的增益還需計入輸入和輸出匹配網(wǎng)絡(luò )的等效增益；S22=0．420∠-51°，表明輸出端匹配較差。在2．4 GHz，晶體管的噪聲系數為2．145。
3．2 仿真結果
本文的仿真中放大器的中心頻率選為2．43 GHz，帶寬為10 MHz，系統的特性阻抗為50 Ω。采用單支節匹配網(wǎng)絡(luò )，微帶線(xiàn)基板的厚度為O．8 mm，基板的相對介電常數為4．3，基板的相對磁導率為1，基板的損耗角正切為O．001，微帶線(xiàn)導體層的厚度為O．03 mm，導體的電導率為5．88×107，微帶線(xiàn)表面粗糙度為0 mm。同時(shí)，添加輸入和輸出匹配網(wǎng)絡(luò )，對放大器的參數進(jìn)行仿真，本文給出了幾組仿真曲線(xiàn)。
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