MRF284在功率放大器中的仿真設計與實現

　　1 引言

　　功率放大器在當前無線通信中占居極重要的地位，隨著現代復雜調制技術的發展，系統要求功率放大器高線性、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程中的設計思路，給出了仿真結果和部分實際電路。

　　功率放大器的主要技術指標是輸出功率與效率,在保證發信鏈路的增益和輸出功率的前提下，同時要求有較高的線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題。

　　2 選擇功率放大管MRF284

　　末級功率放大級是整個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、乙類場效應管線性放大電路，甲類場效應管線性高，乙類場效應管效率高。我們選用了甲乙類LDMOS場效應管MRF284做為末級的功率管，綜合考慮了在功率輸出和線性的前提下，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、輸出功率、效率和幅頻特性仿真結果。

　　3.1 直流工作點分析

　　由于末級放大產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，放大管直流靜態工作點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，靜態電流I=250 mA。

　　3.2 負載牽引非線性仿真與分析

　　1)確定最優負載阻抗

　　首先，采用ROOT_MODEL功率管非線性模型，使用負載牽引法確定最優負

　　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上，得到最大功率時的負載阻抗，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頻點最佳負載阻抗進行優化，而要全頻帶優化。這就要求確定最佳負載阻抗時多仿真一些頻點。

　　圖1 RMF284靜態工作點分析

　　圖2 負載牽引原理圖

　　2)最佳輸出能力

　　預先設置好實際使用的工作頻率、功率和效率，非線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