在设计射频放大电路的工作中,一般都要涉及到输入输出阻抗匹配的问题,而匹配网络的设计是解决问题的关键,如果知道网络设计需要的阻抗,那么就可以利用射频电路设计软件(如RFSim99)自动设计出匹配网络,非常方便。
在电子技术设计中,电磁兼容(EMC)是至关重要的一个方面,特别是在射频(RF)放大电路的设计中。元器件的选型对于确保整个系统的电磁兼容性具有决定性作用。本文将探讨如何进行电磁兼容的元器件选型,特别关注输入输出阻抗匹配的问题。
在射频放大电路中,输入输出阻抗匹配是保证信号传输效率和减少反射的关键。如果能够确定网络设计所需的阻抗,那么利用专业软件,如RFSim99,可以自动设计出匹配网络,极大地简化了设计过程。阻抗匹配对于功率放大器尤其重要,因为它关系到功率增益和效率的提升。例如,推动级和功率输出级的输入输出阻抗需要精确匹配,以实现最佳性能。
然而,实际操作中,元器件参数的分散性和工作条件的变化使得手册上的参数可能与实际工作状态存在较大差异。为了获得更精确的阻抗数据,有时需要对元器件在特定工作条件下的输入输出阻抗进行测量。虽然昂贵的网络分析仪是理想的测量工具,但也可以利用普通的示波器和阻抗测试仪进行替代。
阻抗测量方法通常包括电桥法、谐振法和伏安法。电桥法精度高,但不适合测量非线性大信号器件;谐振法在非线性条件下的应用也受限;而伏安法基于欧姆定律,适用于正弦波,但面对非正弦波形的射频功率管,其局限性显现出来。
因此,文章提出了一种传输函数法来间接测量阻抗,通过设计测试网络HA、HB和ZX,其中HA、HB作为无源线性双口网络,起到匹配、隔离和滤波的作用,保证bb'处的电压波形接近正弦波。HC是该网络的等效模型,其传输函数可以用于计算阻抗。设计测试网络时,应遵循简洁性、元件选择、工作状态保持和探头特性等原则,以减少误差并确保测量结果的准确性。
在具体应用中,例如三菱公司的2SC2630和2SC1971射频功率管,它们在不同工作条件下的输入输出阻抗数据可以作为设计参考。但当工作条件变化时,如工作频率改变,手册上的参数不再准确,需要重新测量以获取新的阻抗数据。输入阻抗的准确度往往比输出阻抗更重要,因为它直接影响到功率管的效率和功耗。
电磁兼容的元器件选型不仅涉及理论计算,还需要实际测量和验证。理解并掌握各种阻抗测量方法,以及如何适应射频功率管的特性进行网络设计,对于确保射频系统的高效和稳定运行至关重要。设计师应具备灵活运用不同方法解决问题的能力,并在设计过程中充分考虑元器件的电磁兼容性,以避免潜在的问题和不良影响。