定负载电阻下设计输出匹配网络的方法

本应用笔记介绍了在给定负载电阻下设计输出匹配网络的方法。提出的文档也可以在所有Melexis发射机和收发器集成电路中使用。

几乎所有低功率RF发射器IC都具有片上功率放大器级，其中输出引脚为集电极开路或漏极开路。所有Melexis发射机的RF功率放大器级均采用双极晶体管进行设置，该晶体管提供了集电极开路。集电极输出必须提供直流电压以偏置晶体管级。这通常是通过电感器完成的。可以通过并联电容器将电感器调谐至工作频率，或者将电感器设置为不影响输出阻抗的较大值-称为RF扼流圈。

过去，RF设计人员使用的S参数有时会对这种不确定的输出阻抗方法产生问题。在某些情况下，如果提供了S参数，则S参数不是输出设备的参数，而是设备应看到的复共轭值，以传递最大输出功率。器件本身的S参数不是很有用，因为输出级等效电路本质上是一个大电阻，同时引脚的电容很小，寄生电感也很小。假设电容约为2.5 pF，电阻为10kΩ。尝试使该阻抗与负载匹配-通常在50到400Ω之间-由于设备会饱和，因此只能提供很少的输出。

设计输出匹配网络的一种更有用的方法是考虑输出电容，电源电压，输出级的饱和电压和所需的功率输出。为了避免输出级饱和（这会增加谐波水平），可以假设Melexis TH720xx变送器的饱和电压为1.2V。而TH122x收发器的饱和电压为0.7 V是适用的。饱和电压完全独立于电源电压。

峰值输出电压摆幅受电源电压Vcc减去饱和电压Vsat的限制。如果发射器使用3 V电源供电，则发射器的电压可以为1.8 V，收发器的电压为2.3V。

示例：如果我们假设所需的RF功率Po = 3.6 mW（8 dBm），是从TH70xx发送器获得的，电源为3 V，Vsat = 1.2 V，则最佳负载电阻将为RL = 256Ω。可以选择稍小的负载电阻，以确保输出级在电源电压下降时不会饱和。

晶体管的输出电容Cout通常为2-3 pF。可以通过两种方式来考虑：

为了与电感器和外部储能电容器一起进行简单的谐振频率调谐（在这种情况下，电感器可以由例如环形天线形成）。

包含在输出匹配网络的电容器中

通常需要调整匹配网络以获得最佳结果并补偿电路板布局寄生效应。

编辑：hfy