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公司生產的推挽式射頻功率MOSFET管ARF448A/B進行設計。APT公司在其生產的射頻功率MOSFET的內部結構和封裝形式上都進行了優化設計，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射頻功率放大器的設計過程有著顯著的不同，以下50MHz/250W功率放大器的設計過程將有助于工程技術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

　　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，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：

　　（1）工作電壓：>100V；（2）工作頻率：50MHz；

　　（3）增　　益：>15dB；（4）輸出功率：250W；

　　（5）效　　率：>70%；（6）駐波比：>20:1；

　　2.3 設計過程

　　功率放大器的輸入阻抗可以用一個Q值很高的電容來表示。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的電容取值。當ARF448的漏極電壓為125V時，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。單個功率放大器開關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、AB類和B類射頻功率放大器的并聯負載阻抗，但并不完全適用于C類應用。對于C類射頻功率放大器，應當采用式（2）：

　　可以算出，當Vdd為150V時，Rp的取值相當于Vdd為50V時的9倍，這對輸出負載匹配非常有利。但是，需要注意的是，此時功率 MOSFET輸出電容的取值并沒有發生明顯的變化。由于高壓狀態下的并聯輸出阻抗顯著增大，輸出容抗也將顯著增大。換句話說，此時輸出容抗將起主要作用。因此，在設計過程中，應當采取相應的措施克服輸出容抗的作用。