采用射頻功率MOSFET設(shè)計功率放大器

1. 引言
　本文設(shè)計的50MHz/250W 功率放大器采用美國APT公司生產(chǎn)的推挽式射頻功率MOSFET管ARF448A/B進行設(shè)計。APT公司在其生產(chǎn)的射頻功率MOSFET的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和封裝形式上都進行了優(yōu)化設(shè)計，使之更適用于射頻功率放大器。下面介紹該型號功率放大器的電路結(jié)構(gòu)和設(shè)計步驟。

　　2．50MHz/250W射頻功率放大器的設(shè)計

　　高壓射頻功率放大器的設(shè)計與傳統(tǒng)低壓固態(tài)射頻功率放大器的設(shè)計過程有著顯著的不同，以下50MHz/250W功率放大器的設(shè)計過程將有助于工程技術(shù)人員更好的掌握高壓射頻功率放大器的設(shè)計方法。

　　2.1射頻功率MOSFET管ARF448A/B的特點

　　ARF448A和ARF448B是配對使用的射頻功率MOSFET，反向耐壓450V，采用TO-247封裝，適用于輸入電壓范圍為75V－150V的單頻C類功率放大器，其工作頻率可設(shè)置為13.56MHz、27.12MHz和40.68 MHz。ARF448A/B的高頻增益特性如圖1所示。從圖中可以看出，當(dāng)頻率達到50MHz時，ARF448的增益約為17dB。

　　2.2 設(shè)計指標

　　50MHz/250W功率放大器的設(shè)計指標如下：

　?。?）工作電壓：>100V；（2）工作頻率：50MHz；

　　（3）增　　益：>15dB；（4）輸出功率：250W；

　?。?）效　　率：>70%；（6）駐波比：>20:1；

　　2.3 設(shè)計過程

　　功率放大器的輸入阻抗可以用一個Q值很高的電容來表示。輸入電容的取值可以參照相應(yīng)的設(shè)計表格，從中可以查出對應(yīng)不同漏極電壓時的電容取值。當(dāng)ARF448的漏極電壓為125V時，對應(yīng)的輸入電容值為1400pF。輸入阻抗取決于輸入功率、漏極電壓以及功率放大器的應(yīng)用等級。單個功率放大器開關(guān)管負載阻抗的基本計算公式如式（1）所示。

　　注意，利用公式（1）可以準確的計算出A類、AB類和B類射頻功率放大器的并聯(lián)負載阻抗，但并不完全適用于C類應(yīng)用。對于C類射頻功率放大器，應(yīng)當(dāng)采用式（2）：

　　可以算出，當(dāng)Vdd為150V時，Rp的取值相當(dāng)于Vdd為50V時的9倍，這對輸出負載匹配非常有利。但是，需要注意的是，此時功率 MOSFET輸出電容的取值并沒有發(fā)生明顯的變化。由于高壓狀態(tài)下的并聯(lián)輸出阻抗顯著增大，輸出容抗也將顯著增大。換句話說，此時輸出容抗將起主要作用。因此，在設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施克服輸出容抗的作用。