MRF284在功率放大器中的仿真設計與實現

　　仿真結果表明，在實際使用的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，三階互調可達40 dBc，能夠滿足使用要求。

　　3.3 功率放大器的電路設計與布局

　　在一個寬裕的空間中，放大器的電路設計與布局對線性和效率影響不會太大，但是在狹小的有限空間中，電路設計與布局有時甚至起到決定性的影響。本案設計中，由于頻率較高，即使使用高頻的高品質因素集中參數電容器也會帶來嚴重的耗散損失，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材料可以減小分布參數匹配塊的體積。其次通過優(yōu)化內部空間的布局和隔離、壓縮電源板尺寸來增大放大電路的空間。最后通過仿真，在同等性能的條件下選擇拓撲尺寸小的匹配形式。

　　3.4 帶偏置線的線性仿真

　　實際功率放大器中，源和負載端的電源偏置電路對整個放大電路是有影響的，電源偏置電路濾波不好，主信號就會通過偏置線路泄漏和反射，考慮了源和負載的影響后，放大器的匹配網絡原理如圖6所示。

　　對于任何功率放大器設計，匹配電路的性能都是關鍵。匹配網絡是用來實現阻抗變化的，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，功率放大器匹配網絡的設計是性能達到最優(yōu)的關鍵。在設計過程中，有一個問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絡的電容器、電感器，以及其他耗能元件中。功率損耗會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50Ω的元件，所以耗散損失與傳輸增益有很大的區(qū)別。

　　通過運用先進的ADS仿真平臺，我們可以在電路實現之前評估方案的好壞，并且在各個關鍵指標之間設法取一個折中。以這種方式，我們不但能夠實現最優(yōu)的方案，而且可以通過仿真來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 放大器的匹配網絡原理圖

　　圖7 功率放大器的輸出仿真結果

　　圖8 實物照片

　　4 實測結果

　　仿真電路進行微帶轉換后制作在介電常數ε=9.6，厚度h=0.8mm的復合介質片上。簡單調試后進行測試，功率放大器在實際使用的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，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，各項指標均能滿足使用要求。