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

　　仿真結(jié)果表明，在實(shí)際使用的1.4 GHz到1.8 GHz頻段內(nèi)，MRF284的輸出功率可達(dá)到45 dBm，效率大于40%，三階互調(diào)分量輸出在間隔為5 MHz的等幅雙頻單音信號(hào)，單音信號(hào)功率為35 dBm時(shí)，三階互調(diào)可達(dá)40 dBc，能夠滿足使用要求。

　　3.3 功率放大器的電路設(shè)計(jì)與布局

　　在一個(gè)寬裕的空間中，放大器的電路設(shè)計(jì)與布局對(duì)線性和效率影響不會(huì)太大，但是在狹小的有限空間中，電路設(shè)計(jì)與布局有時(shí)甚至起到?jīng)Q定性的影響。本案設(shè)計(jì)中，由于頻率較高，即使使用高頻的高品質(zhì)因素集中參數(shù)電容器也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的耗散損失，在這種情況下，必須使用較大面積的分布參數(shù)匹配，而空間大小在這種情況下就顯得尤為重要。因此，在小空間的電路設(shè)計(jì)中，采用高介電常數(shù)的介質(zhì)材料可以減小分布參數(shù)匹配塊的體積。其次通過(guò)優(yōu)化內(nèi)部空間的布局和隔離、壓縮電源板尺寸來(lái)增大放大電路的空間。最后通過(guò)仿真，在同等性能的條件下選擇拓?fù)涑叽缧〉钠ヅ湫问健?/p>

　　3.4 帶偏置線的線性仿真

　　實(shí)際功率放大器中，源和負(fù)載端的電源偏置電路對(duì)整個(gè)放大電路是有影響的，電源偏置電路濾波不好，主信號(hào)就會(huì)通過(guò)偏置線路泄漏和反射，考慮了源和負(fù)載的影響后，放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)原理如圖6所示。

　　對(duì)于任何功率放大器設(shè)計(jì)，匹配電路的性能都是關(guān)鍵。匹配網(wǎng)絡(luò)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗變化的，對(duì)于功率放大器，匹配電路的性能影響傳送到輸出端的功率大小，以及它的增益、功耗和噪聲。因此，功率放大器匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是性能達(dá)到最優(yōu)的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有一個(gè)問(wèn)題常常為人們所忽視，那就是輸出匹配電路的功率損耗。這些功率損耗出現(xiàn)在匹配網(wǎng)絡(luò)的電容器、電感器，以及其他耗能元件中。功率損耗會(huì)降低功率放大器的工作效率及功率輸出能力。因?yàn)檩敵銎ヅ潆娐凡⒉皇且粋€(gè)50Ω的元件，所以耗散損失與傳輸增益有很大的區(qū)別。

　　通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的ADS仿真平臺(tái)，我們可以在電路實(shí)現(xiàn)之前評(píng)估方案的好壞，并且在各個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)之間設(shè)法取一個(gè)折中。以這種方式，我們不但能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的方案，而且可以通過(guò)仿真來(lái)分析功率損耗等棘手的難題。圖7是對(duì)匹配電路的仿真結(jié)果。

　　圖6 放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)原理圖

　　圖7 功率放大器的輸出仿真結(jié)果

　　圖8 實(shí)物照片

　　4 實(shí)測(cè)結(jié)果

　　仿真電路進(jìn)行微帶轉(zhuǎn)換后制作在介電常數(shù)ε=9.6，厚度h=0.8mm的復(fù)合介質(zhì)片上。簡(jiǎn)單調(diào)試后進(jìn)行測(cè)試，功率放大器在實(shí)際使用的1.4 GHz到1.8GHz頻段內(nèi)，輸出功率為43dBm，三階互調(diào)分量輸出在間隔為5 MHz的等幅雙頻單音信號(hào)，單音信號(hào)功率為35dBm時(shí)，三階互調(diào)為38dBc，與仿真結(jié)果基本吻合，多臺(tái)功放微帶電路的一致性也很好，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足使用要求。