基于MHVIC2115的射频功率放大器设计
各种无线通信系统的发展,如GSM,WCDMA,TD—SCDMA,WiMAX和Wi—Fi,大大加速了半导体器件和射频功率放大器的研究进程。射频功率放大器在无线通信系统中起着至关重要的作用,它的设计好坏影响着整个系统的性能,因此,无线系统需要设计性能良好的放大器。不同的通信标准中,对放大器的性能指标要求又不一样。欧洲WCDMA作为3G移动通信主流标准之一,所以对其放大器的研究设计具有很强的工程意义。很多器件厂商针对WCDMA标准,生产出各自的射频功率管。本文采用飞思卡尔半导体公司的MH—VIC2115功率管对其放大器进行设计,利用AdvancedDesignSystem软件进行输出匹配电路仿真。
这里对参考设计进行了改进,厂商的参考资料中的栅极偏置VGSl,VGS2,VGS2使用不同的电源端口,而本文使用电位器来调节不同偏置电压,使用同一个电源VGS。这对于测试来说是非常有利的,可以减少使用直流电压源的个数,方便调试。需要注意的是,Protel中微带线无法表示,这里只用普通的导线来代替。
对于
MHVIC2115器件,由于无法获取完整的电路模型,本文利用datasheet中测试的数据进行输出匹配电路的设计。根据与Zout之间的共轭关系,很容易得出器件Zout。然后利用文本编辑器生成一个Zout.slp。Zout.slp文件中阻抗值如表1所示。
初步仿真后,可以再进行电路参数优化。需要注意,电容值在优化时被设置成连续的变量,但是实际厂商的电容值是离散的。所以在优化仿真之后,要把理想电容值改成离实际电容最近的值,然后再仿真。实际匹配、旁路电容采用AVX厂商的ACCU—P系列的射频微波电容,该电容Q值高,容差小,等效串联电阻小,适合放大器设计。
MHVIC2115输出匹配仿真完成之后,用Protel对其进行PCB设计。在画输出电路时,实际微带线的尺寸必须与仿真参数一致。
PCB设计中需要注意的是,MHVIC2115器件底面源极接地设计。
MHVIC2115器件采用PFT一16封装,而飞思卡尔对PFT一16类型封装的焊盘设计进行了详细的介绍。考虑到实际焊接过程中,焊盘上过孔容易出现虚焊,或者孔内有空气填充,还会造成PCB底面焊锡堆积。为了解决上述可能存在的问题,这里割去相应的焊盘区域,然后采用金属支座来承载MH—VIC2115器件。既能解决导电、导热问题,又有利于器件的安装固定。
该文首先介绍了
MHVIC2115器件的特性。克服电路模型无法获取问题,采用S1P模型来仿真设计输出匹配电路。仿真结果表明其输出端口的S11小于一24dB,电压驻波比VSWR小于1.13,符合设计目标。最后在PCB设计时,提出改用金属支座来承载MHVIC2115器件,用于器件底面源极接地,改善其导电、导热性,而且利于器件安装固定。