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5-2015

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

HF-Technik Bild 9: Die

HF-Technik Bild 9: Die Lambda-1/4-Leitung kann durch ein Pi-Netzwerk, das als Impedanzinverter arbeitet, ersetzt werden. Der Blindwiderstand der diskreten Komponenten muss dazu der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung entsprechen. Bei 500 MHz (der Frequenz unseres Verstärkers) haben die induktiven Bauelemente Werte von 11,14 nH und 15,92 nH für die 35- bzw. 50-Ohm-Zweige. Der Kondensator hat einen Wert von 15,46 pF. Der 0°-Grad-Arm des Hybrids (-90° in Bild 5) wird mit dem Trägerverstärker verbunden, der 90°-Arm (-180° in Bild 5) geht zum Eingang des Spitzenverstärkers. Dies sorgt für die richtige Phasenlage, damit die Verbindung der Verstärkerausgänge korrekt arbeiten kann. Die Verwendung eines Hybrid-Combiners mit angepasstem Eingang bewirkt, dass jeder von den Verstärkern reflektierte Leistungsanteil im wesentlichen zurück zur ohmschen Last am isolierten Port des Hybrids geleitet wird. Sofern die Reflektionskoeffizienten des Träger- und des Spitzenverstärkers ungefähr gleich sind, sieht die Eingangsquelle daher eine weitgehend angepasste Last. Darüber hinaus beeinflussen Reflektionen von einem Verstärkereingang nicht den anderen und zwar aufgrund der vom Hybrid bewirkten Entkopplung. Die Größe des Reflektionskoeffizienten für die Klasse AB ändert sich erheblich in Abhängigkeit von der Eingangsleistung, während der Doherty bedeutend weniger Schwankungen anzeigt. Außerdem ist der Eingangs-Reflektionskoeffizient des Doherty-Verstärkers merklich kleiner als der Klasse- AB-Stufe, was auf eine bessere Eingangsanpassung über seinen vollen Leistungsbereich zurückzuführen ist. Verstärkerausgang Zur Kombination der Verstärkerausgänge ist ein Impedanzinverter erforderlich, der den Trägerverstärker mit dem Ausgang des Spitzenverstärkers und dem Impedanztransformator am Ausgang verbindet. Der Impedanzinverter übt die Funktion der Lambda/1/4-Übertragungsleitung aus. Er führt keine Impedanzumwandlung aus, wenn er mit seiner charakteristischen Impedanz abgeschlossen ist. Andernfalls verwandelt er eine niedrige Impedanz an einem Ende in eine hohe Impedanz am anderen (und umgekehrt). In unseren Simulationen wird die 50-Ohm-Übertragungsleitung in Bild 5 durch ein äquivalentes Netzwerk aus diskreten Bauteilen ersetzt, die ein PI-Filter bilden (Bild 9). Der Spitzenverstärker ist weitgehend inaktiv, solange der Doherty-Verstärker mit niedrigem Eingangssignal arbeitet, und wirkt fast wie ein offener Schaltkreis. Der Impedanz- Transformator wandelt die 50-Ohm-Last in eine 25-Ohm- Last an der Eingangsseite um. Der Impedanzwandler wiederum transformiert die vom Trägerverstärkerausgang gesehene Last auf ungefähr 100 Ohm hoch. Sobald der Eingangspegel des Doherty-Verstärkers Bild 10: Vollständiges Modell des 500-MHz-Dohertyverstärkers mit den Werten der passiven Bauelemente 14 hf-praxis 5/2015

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