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射频与微波开关
TechnicalFeature 技术特写

二次和三次谐波控制，因为考虑到更高 困难，并且不可避免地需要非常复杂的
次谐波时付出更高电路复杂度只能小幅 Y = 1 电路。更可行的方法是忽略四次谐波阻
8
提高效率。具有90.7% 效率的相应归一 抗。可以计算忽略Z 4f 对连续F类性能的 全面满足您的测试和测量需要
化，最优漏极电压波形表示为： 影响。随参数γ变化，其结果如图3所
Z1
Z2 Y = 1 示。在γ值变化范围内其效率降低小于
（1） Z3 4.5%。最大降低发生在γ=+1时，而这
上述等式表示必须在器件的电流 可以通过带宽限制来避免。
源参考面精确调谐的电压波形；因此F
类功放通常在单个频率下实现最大功率 Y = –1 带宽限制
和效率。在工作频带外其效率会很快降 应该限制目标带宽以避免与谐波
低。 带宽重叠。目标基频应该在f 0 -Δf/2和
连续F类工作模式提供一系列等式 Y = –1 f 0 +Δf/2之间，并且第二和第三谐波可表
和波形，以克服F类带宽限制。通过在 示如下：
电压波形中引入变量参数γ得到可以提 图2：连续F类工作模式理论阻抗曲线，
高功率和效率的波形。其调制的电压波 显示基波、二次和三次谐波负载。 （7）
形可以描述为： 如上所述忽略了对第四谐波的控
制。根据等式7，当
91
（2） (%) 90 （8）
89
或
γ=0的电压波形形成标准F类工作 88
模式。通过参数γ在-1≤γ≤1的范围内 Drain E 87 （9）
变化，进而改变标准的F类漏极电压波
形，连续F类工作模式可以保持其相对 86 –1 –0.5 0 0.5 1 时，带宽发生混叠。等式8表示基
部分，即F类，的性能。这得到一系列 γ 波和二次谐波混叠的情况。等式9表示二 除了3年质保，我们的优
电压波形的解决方案。这样相应的最大 图3：效率随γ的变化而下降。 次和三次谐波混叠的情况。对于三次谐 三年 势还有：品种超级丰富；
归一化漏极电压幅度从2增加到3.37（图 波开路的理想连续F类功放来说，需要 质保 保证供货15-20年；经验
1），通过利用氮化镓器件技术来实现。 -1≤γ≤1的阻抗特性曲线如图2所 考虑等式8所示的基波和二次谐波的混 极大提高您测试和测量系统的柔性 积累超过45年。
可见当γ=0时，波形对应F类。 示。三次谐波阻抗保持开路，二次谐波 叠。理想连续F类的相对带宽（FBW）
实际上，谐波阻抗必须由下式计 阻抗沿史密斯圆图的R=0圈移动，而基 为
算： 础阻抗在相反的方向上移动。 （10） • PXI或LXI封装 • 超过300种产品
（3） • 带宽从直流到65GHz • 6GHz固态开关
连续F类功放设计 显而易见等式9的限制比等式8的限 • 覆盖主流的开关结构形式 • 很多模块带有LED通道指示灯
其中n表示谐波分量的阶数。R opt 被 图2显示理想情况下，三次谐波阻 制更加严格。等式9的相对带宽是： • PXI模块可用于任何PXI机箱以及我们的以太网控制LXI模块化机箱，包括我们的新型2槽USB/LXI机箱
定义为标准B类模式的最佳阻抗，如： 抗为无限大；然而这是非常难以实现的
并且实际设计中并不必要。本文描述了 （11）
（4） 一种简单实用的方法来获得谐波阻抗。 开关 | 仿真 | 程控电阻 | 故障注入 | 定制设计 | 电缆与连接器
通过非线性器件输出电容C DS 的作用，如
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V dc 是漏极偏置电压，V knee 是晶体管 Tutly等人 所述，使三次谐波高效率阻抗 负载阻抗与寄生参数
的拐点电压，I max 是最大漏极静态电流。 轨迹沿史密斯圆图的边缘移动。在二次 在使用封装的氮化镓器件的实际
连续F类功放的漏极电流波形与基于傅 谐波负载确定之后可以通过终端的谐波 设计中，如这里所述，必须考虑寄生参
里叶级数展开式的F类功放的漏极电流 负载牵引来完成。应该注意γ= 0点的位 数。Wolfspeed CGH40010F氮化镓器件
10
波形相同，其定义如下： 置。这种三次谐波负载确定的方法保证 的寄生模型如图4所示 。
了高效率BHPA设计。 由于寄生效应的影响，连续F类功
从等式2可以看出，连续模式中第 放的负载阻抗参考平面从理想电流源平
四个谐波阻抗也很重要；然而设计具有 面移动到封装平面。这形成了基本的阻
（5）
四次谐波控制的宽带连续F类功放非常 抗区域和谐波阻抗区域。这些区域对应
相应的阻抗由等式2、4、5和下式 L L 需要详细资料？请现在通过 sales@hkaco.com 联系我们
确定。 Current L L2 L3
Generator L1 L = 0.1 nH L = 0.1 nH Package 北京 010-5781 5040 | 上海 021-6728 2707
Plane L = 0.55 nH R = 0.1 Ω R = 0.1 Ω Plane
西安 029-8187 3816 | 广州 400-999-3848
Port C C C Port 成都 028-6138 2617 | 沈阳 024-8376 9335
P1 C1 C2 C3 P2
（6） Num = 1 C = 1.22 pF C = 0.25 pF C = 0.25 pF Num = 2 深圳 0755-22677441 | 武汉 027-8193 9100 hkaco.com/pt10 加关注

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图4：Wolfspeed CGH40010F氮化镓晶体管的等效电路。
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