基于MHVIC2115的射頻功率放大器設(shè)計(jì)

　　0 引 言

　　各種無線通信系統(tǒng)的發(fā)展，如GSM，WCDMA，TD—SCDMA，WiMAX和Wi—Fi，大大加速了半導(dǎo)體器件和射頻功率放大器的研究進(jìn)程。射頻功率 放大器在無線通信系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它的設(shè)計(jì)好壞影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能，因此，無線系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)性能良好的放大器。不同的通信標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)放大器的 性能指標(biāo)要求又不一樣。歐洲WCDMA作為3G移動(dòng)通信主流標(biāo)準(zhǔn)之一，所以對(duì)其放大器的研究設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的工程意義。很多器件廠商針對(duì)WCDMA標(biāo)準(zhǔn)，生 產(chǎn)出各自的射頻功率管。本文采用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的MH—VIC2115功率管對(duì)其放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用Advanced Design System軟件進(jìn)行輸出匹配電路仿真。

　　1 射頻功率放大器設(shè)計(jì)

　　1.1 MHVIC2115介紹

　　MHVIC2115作為寬帶集成電路，用于基站功率放大器的設(shè)計(jì)。這個(gè)器件采用飛思卡爾最新高壓LD—MOS技術(shù)，內(nèi)部集成了三級(jí)放大模塊。其工作頻率為 1 600～2 600 MHz，而WCDMA的工作頻段為2 110～2 170 MHz，能滿足設(shè)計(jì)要求。MHVIC2115既可用于輸出級(jí)放大器設(shè)計(jì)也適合驅(qū)動(dòng)級(jí)設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器，其增益大于30 dB，增益平坦度為±0.3 dB，P1dB為15W，工作電壓為28 V。因?yàn)镸HVIC2115為三級(jí)集成功率管，其柵極偏置有VGSl，VGS2，VGS3，如圖1所示。

　　確定使用MHVIC2115器件后，必須對(duì)其輸入輸出進(jìn)行匹配，滿足一定的帶寬、駐波比等要求。考慮到MHVIC2115內(nèi)部集成了輸入匹配電路，所以輸入 端口直接接50Ω的微帶線。而器件的輸出端并沒有匹配到50 Ω，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的輸出匹配電路用來完成器件輸出端口與端接負(fù)載間的匹配。為了獲得最大輸出功率或效率，輸出匹配電路把最佳負(fù)載匹配到50Ω。

　　1.2 MHVIC2115原理圖

　　參考廠商的datasheet中的原理圖，用Protel畫出相應(yīng)的原理圖，如圖2所示。

　　這里對(duì)參考設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，廠商的參考資料中的柵極偏置VGSl，VGS2，VGS2使用不同的電源端口，而本文使用電位器來調(diào)節(jié)不同偏置電壓，使用同一個(gè) 電源VGS。這對(duì)于測(cè)試來說是非常有利的，可以減少使用直流電壓源的個(gè)數(shù)，方便調(diào)試。需要注意的是，Protel中微帶線無法表示，這里只用普通的導(dǎo)線來代替。