并联电抗对PA输出功率和效率的影响

1、负载并联电抗对PA输出功率和效率的影响极其解决1.并联电抗对PA输出功率和效率的影响如图，假设PA的漏极偏置电压VDS_DC恒定，工作在B类，在输出端提供了完美 的Harmonic Short。则若PA的负载为RL = Ropt，当Id达到最大值Id(max)时，漏极电 压Vds恰好也达到最大值Vds(max)，故此时PA的输出功率达到最大值为Pout = Pmax， 同时漏极效率也达到最大值n =78.5%。若RL上并联一电抗元件，对PA的输出功率和漏极效率有何影响？基于常见PA的 特性，我们假设这里的并联电抗为电容Cds，其阻抗为-j*Xcds。如下图为当Xcds = Ropt 时ZL在Z

2、0 = Ropt圆图上的轨迹。由于并联了 Xcds，ZL的轨迹由O点移动了 P点。可见，并联Xcds后，ZL的幅值变小了，因此当Id = Id(max)时，|Vds| = |Id| * |ZL|不 能达到最大值Vds(max)，因此这是一个电流受限系统。由于Vds Vds(max)，故有输出功 率 Pout = Vds*Vds/Ropt 变小，即 Pout Pmax。同时 VDS_DC 不变，Id=Id(max)也不变， 故直流功耗PDC = VDS_DC * Id也不变，因此Pout变小的同时，n = Pout/PDC也变小 了，即 n Ropt 时，应增大 RL 使得 RL Roptb)

3、Xcds = Ropt 时，RL 应保持 RL = Ropt 不变c) Xcds Ropt 时，应减小 RL 使得 RL 90%，必须要保持Xcds 3Ropt，这对大多数PA管都是不现实的。 下面我们列出了几种典型功放管的Ropt和Xcds，供参考型号工艺RoptOhmCds pFXcds/Ropt (MHz)470860150020003000Cree40010GaN HEMT24.421.310.675.833.342.511.67MRF3450LDMOS2.2554.52.761.510.870.650.43BLF888ALDMOS1.69742.711.480.890.640.42B

4、LF881LDMOS7.2333.51.40.760.440.330.22MRF3090LDMOS11.2565.40.460.250.140.110.07由上表可见，对于大多数LDMOS，如果只是采用鸵鸟法，不对Cds进行处理的话， 后果是很严重的，尤其是在频率高端更是如此。至于对GaN工艺，则情况要好很多，这也 是为什么GaN可以作为宽带器件的原因。虽然采用实部调整法补偿一部分Cds的影响，但是效果是很有限的，因此我们必须想 办法对Cds本身进行补偿，即增大Xp本身。我们将可以看到，即使使用简单的并联电感 补偿，也可以极大的增大并联电抗的值。0.20.40.60.81.01.21.4om1

5、.82.02.22.42.62.83.0可见，在中心频率f0处使L与Cds谐振。则在0.85f0 - 1.18f0即38.9%相对带宽范 围内有 Xp 3Xcds，在0.78f0 - 1.28f0即64.1% 相对带宽范围内有 Xp 2Xcds,在 0.618f0 - 1.618f0 即 161.8% 相对带宽范围内有 Xp Xcds。5.并联谐振法的效果我们可以使用下面的电路对比不同Cds下并联谐振法和鸵鸟法的带宽:I ermTermlNum=1Z-1 OhmRR2R=1 OhtfiI ermTerm2Num =2/二1 Ohm碧 S-PARAMETERSS_ParamSP1Start=(1/2/pi)/1.4 HzStop=(1/2/pi)*1.4 HzStep=(0.001/2/pi) Hz可见，采用并联谐振法后，在相当大的带宽里（至少是一个倍频程），功率损耗因子k要 大大优于鸵鸟法电路。我们同样可以采用实部牵引法来进一步改善并联谐振法的带宽。由于在f0处有Xcds 无穷大，此处Ropt即为最优的RL，而在f0附近有Xcds Ropt，根据第二节的结论， 应适当的增大RL以优化k。因此我们适当的增大RL，可以以使得紧邻f0的频道内k恶 化为代价，优化离f0稍远处的k，并保持整个频率范围内的k平坦，如下图：J(L-, CMX(UE-NJQWMCmo3X(je