MRF284在功率放大器中的仿真設(shè)計

1? 引言
功率放大器在當(dāng)前無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)計過程中的設(shè)計思路，給出了仿真結(jié)果和部分實際電路。
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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)計中主要考慮的問題。
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2? 選擇功率放大管MRF284
末級功率放大級是整個功率放大器的重要組成部分，選擇末級功率放大管尤為重要。末級功率放大電路可采用甲、乙類場效應(yīng)管線性放大電路，甲類場效應(yīng)管線性高，乙類場效應(yīng)管效率高。我們選用了甲乙類LDMOS場效應(yīng)管MRF284做為末級的功率管，綜合考慮了在功率輸出和線性的前提下，保證效率。
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3? 功率放大管RMF284的仿真設(shè)計
運用Agilent公司ADS軟件對MRF284功率放大管的進(jìn)行了設(shè)計和仿真分析，給出了MRF284在某功率放大器中做為末級的直流工作點、輸出功率、效率和幅頻特性仿真結(jié)果。
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3.1? 直流工作點分析
由于末級放大產(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)功率放大器各項指標(biāo)綜合考慮，選擇VDS=26 V，VGS=4.1 V，靜態(tài)電流I=250 mA。
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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某個頻點最佳負(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)載阻抗時多仿真一些頻點。
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圖1? RMF284靜態(tài)工作點分析
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圖2? 負(fù)載牽引原理圖
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2）最佳輸出能力
預(yù)先設(shè)置好實際使用的工作頻率、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。