MRF284在功率放大器中的仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　1 引言

　　功率放大器在當(dāng)前無(wú)線通信中占居極重要的地位，隨著現(xiàn)代復(fù)雜調(diào)制技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)要求功率放大器高線性、高效率。本文介紹了Freescale公司功率放大管MRF284在某功率放大器設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)思路，給出了仿真結(jié)果和部分實(shí)際電路。

　　功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率與效率,在保證發(fā)信鏈路的增益和輸出功率的前提下，同時(shí)要求有較高的線性性能和較高的效率。盡可能地提高輸出功率與效率是主要設(shè)計(jì)中主要考慮的問(wèn)題。

　　2 選擇功率放大管MRF284

　　末級(jí)功率放大級(jí)是整個(gè)功率放大器的重要組成部分，選擇末級(jí)功率放大管尤為重要。末級(jí)功率放大電路可采用甲、乙類場(chǎng)效應(yīng)管線性放大電路，甲類場(chǎng)效應(yīng)管線性高，乙類場(chǎng)效應(yīng)管效率高。我們選用了甲乙類LDMOS場(chǎng)效應(yīng)管MRF284做為末級(jí)的功率管，綜合考慮了在功率輸出和線性的前提下，保證效率。

　　3 功率放大管RMF284的仿真設(shè)計(jì)

　　運(yùn)用Agilent公司ADS軟件對(duì)MRF284功率放大管的進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真分析，給出了MRF284在某功率放大器中做為末級(jí)的直流工作點(diǎn)、輸出功率、效率和幅頻特性仿真結(jié)果。

　　3.1 直流工作點(diǎn)分析

　　由于末級(jí)放大產(chǎn)生的工作電流正常情況下占據(jù)功率放大器總電流的百分之八十以上，電流的大小直接影響效率，因此，放大管直流靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置是不容忽視的。MRF284直流分析如圖1所示，根據(jù)功率放大器各項(xiàng)指標(biāo)綜合考慮，選擇VDS=26 V，VGS=4.1 V，靜態(tài)電流I=250 mA。

　　3.2 負(fù)載牽引非線性仿真與分析

　　1)確定最優(yōu)負(fù)載阻抗

　　首先，采用ROOT_MODEL功率管非線性模型，使用負(fù)載牽引法確定最優(yōu)負(fù)

　　載阻抗。負(fù)載牽引仿真原理如下：

　　仿真結(jié)果將負(fù)載阻抗確定在功率附加效率等高線上，得到最大功率時(shí)的負(fù)載阻抗，由于功率放大器的工作頻帶較寬，匹配電路不能僅針對(duì)某個(gè)頻點(diǎn)最佳負(fù)載阻抗進(jìn)行優(yōu)化，而要全頻帶優(yōu)化。這就要求確定最佳負(fù)載阻抗時(shí)多仿真一些頻點(diǎn)。

　　圖1 RMF284靜態(tài)工作點(diǎn)分析

　　圖2 負(fù)載牽引原理圖

　　2)最佳輸出能力

　　預(yù)先設(shè)置好實(shí)際使用的工作頻率、功率和效率，非線性仿真得到最佳輸出能力如圖3、圖4、圖5所示。

　　圖3 輸出功率和諧波分量功率圖

　　圖4 工作頻帶內(nèi)的效率

　　圖5 放大器互調(diào)分量