F类与逆F类功率放大器的效率研究

3 仿真结果分析
根据上述电路结构分别设计F类和逆F类功率放大器，功率管采用Cree公司的45 W GaN功率管CGH40045，其导通电阻Ron=0．3 Ω。为对两种功率放大器效率做出客观真实的比较，各方面参数应尽量保持一致，基板均采用Rogers公司的R05870，基板厚度为0．79 mm。工作偏置点选为VDS=28 V，VGS=-2．5 V，工作频率1．5 GHz。
图5和图6为F类功率放大器与逆F类功率放大器增益和输出功率随输入功率变化的曲线。图5为两者的增益图，从图中可以看出，两者的增益基本相等，线性区增益约为16．5 dBm。图6为两者的输出功率，从图中可以看出，两者的输出功率变化曲线基本吻合，最大输出功率约为55 W，在P1dB点处输出功率约为45W。

在增益和输出功率相等的前提下，进行漏极效率的比较，图7为F类功率放大器和逆F类功率放大器，工作在1.5 GHz时的漏极效率随输入功率变化的曲线。由图中曲线可以看出，逆F类功率放大器在输入40 dBm时，漏极效率达到最大值91.8％，同时F类功率放大器的漏极效率为89.3％。从图2可以看出，当Ron为0．3 Ω时，逆F类效率为96％，F类效率为93．6％。由于现实中无法实现理想的方波和半正弦波信号，因此仿真结果与计算结果有一定差异，但两种模式之间的效率差异基本相等，证实了理论计算和仿真是一致的。

4 结束语
通过理论计算得出，在相同的工作偏置点和输出功率下，因为功率管导通电阻的存在，逆F类功率放大器比F类功率放大器有更高的效率，并且随着导通电阻Ron的增加，这种差异也随之扩大。而针对GaN功率管CGH40045，分别设计了工作频率在1．5 GHz的逆F类功率放大器和F类功率放大器，仿真结果与理论分析一致。