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技術專題
電路設計放大器中的諧波匹配
電路設計如何從放大器輸出中在PCB級或封裝級創建所需的波形？
輸入諧波終端。通過添加或去除一些諧波成分，可以使用這種簡單的技術來設計功率放大器的輸出波形。執行此操作的標準方法是利用功率放大器電路的輸入或輸出上的傳輸線諧振。這樣可以調整放大器輸出中的不同諧波，以產生所需的波形。以下是利用傳輸線諧振作為諧波終端的一部分的方法。
附加諧波從何而來？
回答這個問題需要對放大器中使用的晶體管以及它們如何在頻域中成形波形有一些基本的了解。不同的放大器類具有不同的拓撲，并且可以在飽和狀態或接近飽和狀態下運行。下圖顯示了由具有一定直流偏移的正弦波驅動時，不同放大器類別的一些理想輸出波形。
打算在線性范圍內驅動的一個放大器類別是A類放大器，其中輸出只是輸入正弦波的放大版本。理想情況下，輸出中沒有額外的諧波含量。可以將AB，B和C類視為經過整流的線性輸出，但可以將正極性和負極性信號重新組合以重建輸入正弦波。
較高的等級（D至T）設計為輸出初始輸入正弦波形，以及一些附加的諧波含量。有兩種方法可以產生這種額外的諧波含量：
添加一些額外的輸入諧波成分（例如，具有方波或鋸齒波的源），并以線性方式運行放大器。在這種情況下效率會降低。
在高度飽和的狀態下運行放大器。這將產生一些更高階的諧波含量，從而在輸出中提供很高的理想化效率。
用于某些RF產品的功率放大器，例如J類和F類功率放大器，在某些直流偏移的飽和狀態下會大量運行，并且額外的諧波含量可提供更高的有效效率。波形整形是通過在特定頻率下提供諧振并從輸出中去除某些頻率來執行的。這是諧波終端的中心理想。
使用傳輸線和LC電路進行諧波端接
如果您可以控制放大器輸出中無限數量的諧波，那么放大器的效率將接近100％。實際上，強控制僅在特定諧波下可行，并且僅某些輸出諧波將占主導地位。使用串聯或振蕩LC電路是在輸出頻譜中特定諧波處產生諧振的有效方法。基波諧波的整數倍（偶數或奇數）也可以使用具有定義的特征阻抗的短路傳輸線來控制。
使用串聯和/或儲罐LC電路
從柵極輸入端到地面或從輸出端到地面放置一個串聯LC電路作為并聯元件，將在特定頻率下產生諧振。換句話說，該頻率下的阻抗將為零，因此電流將接地短路。如果使用LC諧振電路，則所需頻率下的阻抗將是無限的。這些電路提供了一種通過增強或消除正弦輸諧波來調諧輸出波形的簡單方法。
對于諧波而言，二階和三階諧波最為重要，因為它們將具有很高的強度，因此，對于這些特定頻率，必須將任何LC電路設計為帶通或帶阻濾波器，作為諧波終止的一部分。請注意，連接到負載的線也是傳輸線，需要設計為具有所需的特性阻抗。入的特定使用諧振傳輸線
在這種策略中，目標是設計一條傳輸線，該傳輸線的長度應能在特定頻率下產生強烈的共振。這是通過考慮線路的輸入阻抗來完成的。可以將第n次諧波看到的輸入阻抗寫為諧波數n的函數：
如果將線路放置為并聯元件，則您的目標是進行調整，以使所需諧波處的輸入阻抗為無窮大或零。相同的條件將適用于下一個更高的偶數或奇數諧波。盡管需要包括負載阻抗，但相同的想法適用于晶體管輸出和負載之間的串聯線。