微波功率放大器的仿真设计

其幅度和相位特性的非线性会引起信号失真,产生互调和相位噪声。Р2.1单级功率放大器的非线性分析Р假设有一功率放大器,该放大器具有非线性,其输入、输出特性如图2-1所示。Р图2-1 输入输出特性РPinРPoutР其输出电压可以用输入电压的幂级数表示,即Р (2-1)Р (2-2)Р则变为Р (2-3)Р那么基波功率为Р(nw) (2-4)Р输入功率为Р(nw) (2-5)Р定义增益为Р (2-6)Р定义线性增益为Р Р (2-7)Р那么1dB压缩点增益为Р (2-7) Р利用上式可求得Р (k3<0) (2-8)Р把(2-8)式代入(2-4)求出1dB压缩点功率Р Р (2-9)Р (2-10)Р则(2-1)式变成Р (2-11)Р由上式可见放大器输入、输出频谱如图2-2所示,从图2-2可以看出,非线性放大器会产生许多杂散频率,其中在频带外,而在频带内,即为交调产物。Р 放大器线性部分的延长线与三次交调产物线性部分延长线相交点的输出功率为截断点,该点是衡量放大器线性的一个参数。如图2-3所示。Р设两个三次交调产物功率和为,两个基波线性输出功率和为,两基波输出功率和为,两基波输入功率和为,则Р (mW) (2-12)Р (mW) (2-13)Р (mW) (2-14)Р (mW) (2-15)Р令,得,代入(2-13)式Р则Р (dBm) (2-16)Р由上述关系还可以导出Р (2-17)Р整理(2-12)式可得Р (2-18)Р式中Р (2-19)Р解(2-18)式得Р (j=0,1,2) (2-20)Р上式成立条件为。Р当时, ,并以此为据从(2-20)式中选取合适的解,其中Р Р cos=1.51875y-1 (2-21)Р令Р Р Р则Р Р (2-22)Р将(2-22)式代入(2-12)、(2-13)式,得Р Р (dBm) (2-23)Р (dBm) (2-24)