MRF284在功率放大器中的仿真設計與實(shí)現

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

　　3.3 功率放大器的電路設計與布局

　　在一個(gè)寬裕的空間中，放大器的電路設計與布局對線(xiàn)性和效率影響不會(huì )太大，但是在狹小的有限空間中，電路設計與布局有時(shí)甚至起到?jīng)Q定性的影響。本案設計中，由于頻率較高，即使使用高頻的高品質(zhì)因素集中參數電容器也會(huì )帶來(lái)嚴重的耗散損失，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，在小空間的電路設計中，采用高介電常數的介質(zhì)材料可以減小分布參數匹配塊的體積。其次通過(guò)優(yōu)化內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撲尺寸小的匹配形式。

　　3.4 帶偏置線(xiàn)的線(xiàn)性仿真

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

　　對于任何功率放大器設計，匹配電路的性能都是關(guān)鍵。匹配網(wǎng)絡(luò )是用來(lái)實(shí)現阻抗變化的，對于功率放大器，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 )的設計是性能達到最優(yōu)的關(guān)鍵。在設計過(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。因為輸出匹配電路并不是一個(gè)50Ω的元件，所以耗散損失與傳輸增益有很大的區別。

　　通過(guò)運用先進(jìn)的ADS仿真平臺，我們可以在電路實(shí)現之前評估方案的好壞，并且在各個(gè)關(guān)鍵指標之間設法取一個(gè)折中。以這種方式，我們不但能夠實(shí)現最優(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是對匹配電路的仿真結果。

　　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果

　　圖8 實(shí)物照片

　　4 實(shí)測結果

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