MRF284在功率放大器中的仿真設計與實(shí)現

　　1 引言

　　功率放大器在當前無(wú)線(xiàn)通信中占居極重要的地位，隨著(zhù)現代復雜調制技術(shù)的發(fā)展，系統要求功率放大器高線(xiàn)性、高效率。本文介紹了Freescale公司功率放大管MRF284在某功率放大器設計過(guò)程中的設計思路，給出了仿真結果和部分實(shí)際電路。

　　功率放大器的主要技術(shù)指標是輸出功率與效率,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(xiàn)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計中主要考慮的問(wèn)題。

　　2 選擇功率放大管MRF284

　　末級功率放大級是整個(gè)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(lèi)場(chǎng)效應管線(xiàn)性放大電路，甲類(lèi)場(chǎng)效應管線(xiàn)性高，乙類(lèi)場(chǎng)效應管效率高。我們選用了甲乙類(lèi)LDMOS場(chǎng)效應管MRF284做為末級的功率管，綜合考慮了在功率輸出和線(xiàn)性的前提下，保證效率。

　　3 功率放大管RMF284的仿真設計

　　運用Agilent公司ADS軟件對MRF284功率放大管的進(jìn)行了設計和仿真分析，給出了MRF284在某功率放大器中做為末級的直流工作點(diǎn)、輸出功率、效率和幅頻特性仿真結果。

　　3.1 直流工作點(diǎn)分析

　　由于末級放大產(chǎn)生的工作電流正常情況下占據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)的設置是不容忽視的。MRF284直流分析如圖1所示，根據功率放大器各項指標綜合考慮，選擇VDS=26 V，VGS=4.1 V，靜態(tài)電流I=250 mA。

　　3.2 負載牽引非線(xiàn)性仿真與分析

　　1)確定最優(yōu)負載阻抗

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

　　載阻抗。負載牽引仿真原理如下：

　　仿真結果將負載阻抗確定在功率附加效率等高線(xiàn)上，得到最大功率時(shí)的負載阻抗，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(gè)頻點(diǎn)最佳負載阻抗進(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 負載牽引原理圖

　　2)最佳輸出能力

　　預先設置好實(shí)際使用的工作頻率、功率和效率，非線(xiàn)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 工作頻帶內的效率

　　圖5 放大器互調分量