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目前，微波功率放大器的設(shè)計(jì)方法主要有以下幾種：
(1)動(dòng)態(tài)阻抗測(cè)量法。在實(shí)際的工作條件下，使用儀器測(cè)量功率管的動(dòng)態(tài)輸入阻抗以及輸出阻抗。通常輸出功率越大的功率管的輸入輸出阻抗越低，因此不容易得到準(zhǔn)確數(shù)值。
(2)負(fù)載牽引測(cè)試法。現(xiàn)在有專門測(cè)量負(fù)載牽引用的儀器，把功率管裝配到測(cè)試架上，接到負(fù)載牽引的儀器上面，使用儀器改變放大器輸出端口的匹配負(fù)載，測(cè)量不同負(fù)載下的增益和輸出功率。這些數(shù)據(jù)可以直接在電腦上存取，使用方便，比過去使用的負(fù)載牽引的測(cè)試方法要簡(jiǎn)單，但是該儀器價(jià)格比較昂貴，只有專業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)管子的廠家才會(huì)配備。
(3)非線性分析法。如果能得到功率管的大信號(hào)非線性模型，可以使用軟件的非線性仿真功能來(lái)確定比較合適的負(fù)載阻抗和源阻抗，從而得到功率管的非線性性能。管子模型的建立比較困難，但是建模以后再次使用會(huì)比較方便。
(4)小信號(hào)S參數(shù)分析法。在小信號(hào)設(shè)計(jì)中確定最佳輸出阻抗通常使用負(fù)載線法，負(fù)載線法的主要工作是計(jì)算功率管的負(fù)載線，在使用的電壓確定的情況下，根據(jù)輸出功率參考功率器件資料中給定的電流-電壓曲線可以得到該曲線，從而確定出最佳輸出阻抗的實(shí)部。該方法使用仿真軟件就可以進(jìn)行，不需要昂貴的儀器，適用于大多數(shù)的設(shè)計(jì)情況。
除了高線性的功率放大器外，大部分的功放是工作在大信號(hào)狀態(tài)的，屬于非線性器件。理想情況下，設(shè)計(jì)者應(yīng)該使用功率管的大信號(hào)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但在大部分情況下，設(shè)計(jì)者很難獲得功率管的大信號(hào)參數(shù)，器件廠商提供的只有小信號(hào)S參數(shù)以及靜態(tài)I～V曲線。采用小信號(hào)S參數(shù)之前，首先根據(jù)I～V曲線計(jì)算出最大功率輸出時(shí)功率管的負(fù)載電阻，再通過匹配電路對(duì)功率管輸出電路進(jìn)行匹配，就能夠得到最大的輸出功率。同時(shí)也需要對(duì)輸入電路進(jìn)行匹配，以得到較高的增益和良好的駐波特性。
1 小信號(hào)法設(shè)計(jì)步驟
首先把功率管的小信號(hào)S參數(shù)輸入到仿真軟件，對(duì)其增益和輸入匹配電路進(jìn)行優(yōu)化，再利用功率管的I～V曲線確定器件在最大輸出功率時(shí)的漏極實(shí)部阻抗R。R既可以通過測(cè)量得到，也可以通過器件靜態(tài)I～V性來(lái)確定。一般來(lái)說輸出阻抗純實(shí)部負(fù)載阻抗R外，還有虛部阻抗，因此需要在在漏源之間并聯(lián)一個(gè)電容CDS。器件在封裝的時(shí)候會(huì)引入很多寄生元件，如果不考慮這些寄生元件得到的匹配電路通常都是不正確的，因此需要確定出封裝器件的這些寄生元件。從器件的小信號(hào)S參數(shù)提取則是一種比較方便實(shí)現(xiàn)的方法，為了減小工作量，通常使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行仿真。下面以Fujitsu公司的FLLl77ME為例說明功率放大器的小信號(hào)S參數(shù)設(shè)計(jì)方法。
2 小信號(hào)S參數(shù)法設(shè)計(jì)功率放大器實(shí)例
2．1 輸出電路匹配
(1)根據(jù)功率管I～V曲線，計(jì)算最大功率輸出時(shí)的負(fù)載線實(shí)部電阻R。
其中，VD是漏極的偏置電壓；VS為拐點(diǎn)電壓，約為2 V；Idss是飽和漏電流。
根據(jù)富士通公司給的FLLl77ME的資料的靜態(tài)I～V曲線，計(jì)算電阻最佳負(fù)載線可得VD=10 V；VS=1．8 V；Idss=0．6 A，則R=22．8 Ω。
