3.4.Синтез согласующих цепей усилителя мощности

Входная согласующая цепь должна выполнять согласование волнового сопротивления тракта (50 Ом) с входным сопротивлением транзистора (3.84 + j8.37), а выходная согласующая цепь – обеспечивать оптимальное сопротивление нагрузки транзистора= 20.7 –j13.5.

В качестве схем согласующих цепей можно использовать Г, П и Т –образные ФНЧ структуры (рис. z).

Рис. z

Можно использовать аналогичные ФВЧ структуры, но они менее удобны при физической реализации на высоких частотах на основе отрезков длинных линий.

Рис. a

При проектировании Г-образных структур следует использовать формулы, связывающие их параметры с согласуемыми между собой сопротивлениями генератора R_Ги нагрузкиR_Н. Для обеспечения согласования должно выполняться следующее соотношение:

, при, где Х₁, Х₂реактивные сопротивления соответствующих элементов.

Сопротивление генератора выбирается равным сопротивлению тракта. В случае входной согласующей цепи , адолжно включать в себя мнимую компоненту входного сопротивления транзистора ():

.

Аналогично для выходной цепи , адолжно включать в себя ():

.

При реализации данной схемы на основе распределенных линий конденсатор заменяется параллельным шлейфом, разомкнутым на конце, а катушка индуктивности – последовательно включенным отрезком линии (рис.).

РИС.b

Исходя из метода эквивалентных схем параметры линий можно определить следующим образом:

РИС.c

где - волновое сопротивление линии, а- электрическая длина линии. Волновое сопротивление линии обычно выбирают в 1.5÷3 раза ниже сопротивления тракта, а электрическую длину определяют из выражения.

Рис.d

Волновое сопротивление линии в этом случае выбирают величиной 0.5-2 сопротивления тракта, а электрическую длину определяют из выражения

Перевод волнового сопротивления и электрической длины линии в их геометрические размеры можно выполнить с помощью калькулятора линии TXLine, встроенного в программу MWO. Калькулятор запускается командой из меню Tools → TXLine….

Пример:

Расчет входной согласующей цепи.

Исходные данные для расчета входной согласующей цепи:

.

Схема согласующей цепи на сосредоточенных элементах для нашего случая представлена на рисунке.

Рис. Схема входной согласующей цепи на сосредоточенных элементах.

Определяем величину сопротивлений X_1,2:

.

В соответствии с методом эквивалентных схем заменяем схему на сосредоточенных элементах схемой на распределенных элементах (рис. ).

Рис. Входная согласующая цепь на распределенных элементах.

Определяем ,:

Задаемся Ом,

определяем град.

Определяем ,:

Задаемся Ом,

определяем град.

Воспользовавшись калькулятором линий TXLINEопределяем геометрические размеры микрополосковых линий:W1=2 мм,L1=4 мм,W2=0,21 мм,L2=0,35 мм (размеры линий определены для подложки толщиной 0.5мм и диэлектрической проницаемостью 10).

Расчет выходной согласующей цепи.

Исходные данные для расчета выходной согласующей цепи:

.

Схема выходной согласующей цепи на сосредоточенных элементах представлена на рисунке.

Рис. Схема выходной согласующей цепи на сосредоточенных элементах.

Определяем величину сопротивлений X_1,2:

.

В соответствии с методом эквивалентных схем заменяем схему на сосредоточенных элементах схемой на распределенных элементах (рис. ).

Рис. Входная согласующая цепь на распределенных элементах.

Определяем ,:

Задаемся Ом,

определяем град.

Определяем ,:

Задаемся Ом,

определяем град.

Воспользовавшись калькулятором линий TXLINEопределяем геометрические размеры микрополосковых линий:W1=2 мм,L1=2,43 мм,W2=0,21 мм,L2=1,23 мм.