功率放大器设计举例课件

1、 本设计的功放性能指标 功率晶体管的选取 电路结构设计 ADS仿真 仿真结果分析 结论例：高效率射频功率放大器设计本设计的功放性能指标 工作频率：1860-1870MHz； 增益：53dB0.5dB； 输出功率：49dBm(80W)； 增益波动：1.0dB； 线性度：0.5dB； 驻波系数小于1.5；功率晶体管的选取 选取时注意的问题： (1)晶体管的适用频率范围； (2)输出功率等特性是否能满足指标； (3)选取性价比高、而资料又较齐全的功率管； Motorola公司的MRF281S和MRF18085A MRF18085A：工作频带为1.8-2.0GHz，典型输出功率85W(49.3dBm)

2、、增益15dB、52%的效率，且最适合AB类放大。 MRF281S：工作频带为1.0-2.0GHz, 典型输出功率4W(36.0dBm)、增益11dB、30%的效率,适合于A类和AB类放大。电路结构设计 AB类放大的优点：输出功率高、增益高、线性度高。 单级功率放大器的增益一般只有10-20dB，要实现53dB这样的高增益将不得不采用多级放大，通过各级增益叠加来达到任务的要求，因此本设计拟采用三级放大电路： 驱动级(即第一级)采用浅AB类放大在获得较高的增益时以提高整个系统的灵敏度； 中间级(即第二级)采用深AB类放大在获得较高增益的同时提高系统的效率； 输出级(即第三级)采用浅AB类放大在获

3、得高输出功率和增益的同时提高整个系统的线性度；偏置电路 无源偏置网络：电路简单、易于调试 漏极偏置26V 栅极偏置分压电阻分压 射频扼流圈RFC隔离交流 隔直电容隔离直流 旁路电容电路去耦，可改善电路性能 匹配电路 输入匹配L型匹配； 级间匹配T型匹配； 输出匹配型匹配；ADS器件直流仿真分析 当时，MRF18085A的漏极电流约为2A左右。 当时，MRF281S的漏极电流约有300mA左右。 26 ,4.0DSGSVV VV26 ,5.5DSGSVV VV功率放大器电路的最终确定 驱动级：浅AB类放大、分压电阻205，55 中间级：深AB类放大、分压电阻220，40 输出级：浅AB类放大、分

4、压电阻205，55 5.5GSVV4.0GSVV5.5GSVV仿真结果分析 经过对电路调试和匹配元件优化后，就可得到满足任务指标的三级放大电路 在ADS中调用了一些相关模版，可对增益、输出功率、增益波动、线性度、驻波系数、效率和电路的稳定性进行仿真分析 增益和增益波动 中心频率1.865GHz处的增益是 52.980dB，频率1.860GHz处的增益为52.308dB，频率1.870GHz处的增益为53.404dB功率增益满足设计目标53dB0.5dB 从工作频带1860-1870MHz来看，最大增益在1.870GHz处，最小增益在1.860GHz处，与中心频率处的增益52.980dB相比较可

5、知最大增益波动值为0.424dB，最小增益波动值为-0.672dB增益波动也满足指标1.0dB输出功率、效率 在1dB压缩点时输出功率为52.807dBm，大于任务书指标所要求的49dBm 功率附加效率PAE为37.533%线性度 线性度直线与输出功率曲线之间的差值在1dB压缩点时虽然已大于0.5dB在输出功率小于52.236 dBm时，线性度是小于0.5dB因此从任务指标来看线性度和输出功率是满足要求的。放大器电路系统的稳定性 ADS仿真中可用StabFact模版测K系数Stab_meas模版测B系数 在频段1860-1870MHz内，稳定因子：可判定放大器在工作频段是绝对稳定的1,0KB

6、仿真中也可用Mu模版测 mu_load系数MuPrime模版测mu_source系数 由稳定因子也可判定放大器在工作频段是绝对稳定的_1muload _1musource 输入输出驻波系数 输入驻波系数与输出驻波系数分别表征整个电路的输入网络与输出网络的匹配程度，其值越接近于1表明匹配效果越好 在1860-1870MHz频带内：输入驻波系数输出驻波系数满足驻波系数小于.的指标 输入匹配程度优于输出匹配程度inVSWRoutVSWR1.5inVSWR 1.5outVSWR结 论所设计的三级放大电路的工作频率为1860-1870MHz时，其功率增益在52.308dB-53.404dB之间，满足小于1.0dB的增益波动，1dB压缩点输出功率大于49dBm,