采用射頻功率MOSFET設計功率放大器

1. 引言
　本文設計的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(jìn)行設計。APT公司在其生產(chǎn)的射頻功率MOSFET的內部結構和封裝形式上都進(jìn)行了優(yōu)化設計，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構和設計步驟。

　　2．50MHz/250W射頻功率放大器的設計

　　高壓射頻功率放大器的設計與傳統低壓固態(tài)射頻功率放大器的設計過(guò)程有著(zhù)顯著(zhù)的不同，以下50MHz/250W功率放大器的設計過(guò)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計方法。

　　2.1射頻功率MOSFET管ARF448A/B的特點(diǎn)

　　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(lèi)功率放大器，其工作頻率可設置為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，當頻率達到50MHz時(shí)，ARF448的增益約為17dB。

　　2.2 設計指標

　　50MHz/250W功率放大器的設計指標如下：

　?。?）工作電壓：>100V；（2）工作頻率：50MHz；

　?。?）增　　益：>15dB；（4）輸出功率：250W；

　?。?）效　　率：>70%；（6）駐波比：>20:1；

　　2.3 設計過(guò)程

　　功率放大器的輸入阻抗可以用一個(gè)Q值很高的電容來(lái)表示。輸入電容的取值可以參照相應的設計表格，從中可以查出對應不同漏極電壓時(shí)的電容取值。當ARF448的漏極電壓為125V時(shí)，對應的輸入電容值為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用等級。單個(gè)功率放大器開(kāi)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(lèi)、AB類(lèi)和B類(lèi)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(lèi)應用。對于C類(lèi)射頻功率放大器，應當采用式（2）：

　　可以算出，當Vdd為150V時(shí)，Rp的取值相當于Vdd為50V時(shí)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(shí)功率 MOSFET輸出電容的取值并沒(méi)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(zhù)增大，輸出容抗也將顯著(zhù)增大。換句話(huà)說(shuō)，此時(shí)輸出容抗將起主要作用。因此，在設計過(guò)程中，應當采取相應的措施克服輸出容抗的作用。