电子发烧友网 > 模拟技术 > 正文

基于MH—VIC2115功率管实现基站功率放大器的应用设计

2020年09月15日 10:30 次阅读

引 言

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Advanced Design System软件进行输出匹配电路仿真

1 射频功率放大器设计

1.1 MHVIC2115介绍

MHVIC2115作为宽带集成电路,用于基站功率放大器的设计。这个器件采用飞思卡尔最新高压LD—MOS技术,内部集成了三级放大模块。其工作频率为 1 600~2 600 MHz,而WCDMA的工作频段为2 110~2 170 MHz,能满足设计要求。MHVIC2115既可用于输出级放大器设计也适合驱动级设计。本文设计一个驱动级放大器,其增益大于30 dB,增益平坦度为±0.3 dB,P1dB为15W,工作电压为28 V。因为MHVIC2115为三级集成功率管,其栅极偏置有VGSl,VGS2,VGS3,如图1所示。

基于MH—VIC2115功率管实现基站功率放大器的应用设计

确定使用MHVIC2115器件后,必须对其输入输出进行匹配,满足一定的带宽、驻波比等要求。考虑到MHVIC2115内部集成了输入匹配电路,所以输入 端口直接接50Ω的微带线。而器件的输出端并没有匹配到50 Ω,需要设计相应的输出匹配电路用来完成器件输出端口与端接负载间的匹配。为了获得最大输出功率或效率,输出匹配电路把最佳负载匹配到50Ω。

1.2 MHVIC2115原理图

参考厂商的datasheet中的原理图,用Protel画出相应的原理图,如图2所示。

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。

1.3 输出匹配仿真

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。

在ADS中采用S1P数据模型来代替器件的输出阻抗,把模型路径设置成Zout.slp文件对应的路径。整个输出阻抗匹配电路如图3所示,采用微带线和分立 元件来设计。板材采用Arlon AD255,其相对介电常数为2.55,介质厚度为0.762 mm,铜膜厚度为35μm。

优化前后的结果如图4所示,优化后S(1,1)小于一24 dB,此时电压驻波比VSWR小于1.13。由于Zott.slp只包含了3个频率点,所以仿真曲线不平滑。

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。

而输入端口直接接50的微带线,宽度为2。由于器件引脚的间距小,不允许输入端口到引脚的微带线一直为2,需要一个锥形微带线过渡到引脚。

2 PCB的设计

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。完整的PCB设计如图5所示。

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。

3 结 语

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 24 dB,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。

责任编辑:gt

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播

电子发烧友观察

一线报道 · 深度观察 · 最新资讯
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

运放电路设计3节课 ——《运放第1部:运放入门课程》

相关课程推荐:8部全系列运放应用电路教程,带你吃透运放设计点击链接了解课程:http://t.elecfans.com/
发烧友学院发表于 2019-05-14 00:00 12467次阅读
运放电路设计3节课 ——《运放第1部:运放入门课程》

【每日精选】最全分析:熟练运用放大器设计合集

在本放大器简介教程中,我们已经看到了不同类型的放大器电路,每种都有其自身的优缺点。在下一个关于放大器的教程中...
发表于 2020-09-15 11:48 0次阅读
【每日精选】最全分析:熟练运用放大器设计合集

ST1410KP无人机超视距无线高清图传设备的应...

随着近些年无人机行业的迅速发展,军工用无人机拥有超清晰的分辨率,与卫星对接的高宽带高流量传输的速率,....
发表于 2020-09-15 11:34 22次阅读
ST1410KP无人机超视距无线高清图传设备的应...

基于功率放大管MRF284的应用设计和仿真分析

末级功率放大级是整个功率放大器的重要组成部分,选择末级功率放大管尤为重要。末级功率放大电路可采用甲、....
发表于 2020-09-15 10:21 22次阅读
基于功率放大管MRF284的应用设计和仿真分析

一种RC振荡器一Twin-T振荡器

今天将要给大家介绍一种RC振荡器Twin-T振荡器,它产生正弦波输出以用于类似于Wein-bridge振荡器的固定频率应用...
发表于 2020-09-15 10:04 0次阅读
一种RC振荡器一Twin-T振荡器

【Electronics Tutorials连载】最全放大器的分类及介绍--通用发射极放大器(二)

在放大器教程的先前介绍中,我们看到了一系列曲线,通常称为“ 输出特性曲线”,针对不同的晶体管基极电流(Ib)值,...
发表于 2020-09-15 10:00 0次阅读
【Electronics Tutorials连载】最全放大器的分类及介绍--通用发射极放大器(二)

【Electronics Tutorials连载】最全放大器的分类及介绍--放大器介绍(一)

放大器是一个通用术语,用于描述产生并增加其输入信号版本的电路。但是,并非所有的放大器电路都是相同的,因为它们是...
发表于 2020-09-15 09:22 0次阅读
【Electronics Tutorials连载】最全放大器的分类及介绍--放大器介绍(一)

使用电源控制器实现电源排序的电路设计

ASIC、FPGA和DSP可能需要多个电源电压,而这些电源电压的启动顺序有种种限制。通常电压值最高的....
发表于 2020-09-14 15:32 292次阅读
使用电源控制器实现电源排序的电路设计

华为FreeBuds Pro被宣布为“世界上第一...

这些耳塞具有三个不同的声音“轮廓”。他们具有“常规,舒适和终极”声音配置文件,以“提供最佳的降噪性能....
发表于 2020-09-14 15:28 316次阅读
华为FreeBuds Pro被宣布为“世界上第一...

Cadence发布电子开发工具新版本,可解决新出...

新版本推出了新规则和约束导向型自动化能力,解决了高密度互连(HDI)衬底制造的设计方法学问题,而这对....
发表于 2020-09-14 12:17 196次阅读
Cadence发布电子开发工具新版本,可解决新出...

通用汽车的电池模组可向主管理系统无线汇报电池电压...

由Analog Devices,Inc 。 创建的这项技术,将率先在通用汽车旗下的EV车型上成为标配....
发表于 2020-09-14 10:33 249次阅读
通用汽车的电池模组可向主管理系统无线汇报电池电压...

差分电压反馈型放大器性能为什么会受RF的影响

在一些情况下,全差分电压反馈型放大器的稳定性似乎受反馈电阻值很大影响—RF/RG比始终正确,这到底是....
发表于 2020-09-14 10:12 118次阅读
差分电压反馈型放大器性能为什么会受RF的影响

水库无线监控系统的功能、特点及方案设计

我国是水资源丰富的大国,有着大大小小数量众多的水库,这些水库在防洪减灾和水环境保护中起着重要作用,因....
发表于 2020-09-13 10:05 191次阅读
水库无线监控系统的功能、特点及方案设计

爱立信发布Open RAN技术的安全性白皮书,发...

  考虑到围绕Open RAN话题的讨论越来越多,以及该技术可能对爱立信以及整个电信行业产生的额影响....
发表于 2020-09-13 09:58 69次阅读
爱立信发布Open RAN技术的安全性白皮书,发...

蓄电池内阻测试仪计量的校正方法详细说明

电池内阻测试仪的原理:由M8产生1KHz方波,由放大器产生10mA 1KHz交变恒流输出源,经过测试....
发表于 2020-09-12 12:16 329次阅读
蓄电池内阻测试仪计量的校正方法详细说明

Realme的智能手表可能会威胁到小米的各种优惠

除了确认其广泛的智能手机在欧洲的到来之外,这家中国制造商还透露了针对“旧大陆”的一些独家产品的推出,....
发表于 2020-09-11 16:12 202次阅读
Realme的智能手表可能会威胁到小米的各种优惠

TI的WEBENCH电源和放大器设计改善滤波器设...

“ 日前,TI为WEBENCH又加入了新功能。其中包括电源架构新特性、全新放大器设计工具以及改善的滤....
发表于 2020-09-11 16:12 53次阅读
TI的WEBENCH电源和放大器设计改善滤波器设...

无线技术在状态监测中需具备的特性介绍

并非所有机器都需要连续监测关键参数,一般情况下只需要偶尔测量参数。监测操作通常取决于相关设备的类型和....
发表于 2020-09-11 15:52 153次阅读
无线技术在状态监测中需具备的特性介绍

ADI推出业内首款用于量产电动汽车的无线BMS,...

Analog Devices, Inc. (Nasdaq: ADI) 宣布推出业内首款无线电池管理系....
发表于 2020-09-11 14:07 246次阅读
ADI推出业内首款用于量产电动汽车的无线BMS,...

基于大数据技术实现频谱数字孪生基础设施

在人类社会经济体系中,频谱已经具备了经济物品的所有属性,通过人类的劳动力、资本、知识和技术开发的频谱....
发表于 2020-09-11 12:02 588次阅读
基于大数据技术实现频谱数字孪生基础设施

风电场远程维护解决方案的特点及建设面临哪些挑战

设备运行面临严酷的电气环境。风力发电机组运行时产生强大的电磁干扰。以某风电场风机为例,机组下送的电缆....
发表于 2020-09-11 11:37 92次阅读
风电场远程维护解决方案的特点及建设面临哪些挑战

sick数据传输传感器

水利监控系统的最主要工作就是水文的数据采集,前端采集设备是整套监控系统的核心功能,是实时反映当前水域....
发表于 2020-09-11 11:28 274次阅读
sick数据传输传感器

HA-520系列高压放大器的应用领域都有哪些

很多电子工程师在测试时都会遇到这样的困扰:信号发生器输出电压、功率不够。在这种情况下,较经济实用的解....
发表于 2020-09-11 11:27 19次阅读
HA-520系列高压放大器的应用领域都有哪些

采用LA-5830F网桥实现水库24H无线监控系...

水库大约成一个弯角型,水库四周的各个方位都要监控到,全方位无死角.24H监控。水库直线长约不到2公里....
发表于 2020-09-11 11:12 78次阅读
采用LA-5830F网桥实现水库24H无线监控系...

音频功率放大器LM4890性能特点及应用电路的设...

不管是桥式的还是单端的,在设计一个成功的功放的时候,功耗是一个主要的考虑因素。桥式放大器输出到负载上....
发表于 2020-09-11 10:29 129次阅读
音频功率放大器LM4890性能特点及应用电路的设...

运放的内部噪声源及优化解决方案

实际进行电路设计时,必须考虑来自多种噪声源的噪声,包括IC的内部噪声、所有元件的热噪声以及外部噪声源....
发表于 2020-09-11 10:06 168次阅读
运放的内部噪声源及优化解决方案

基于GaN HEMT实现高效率F类功率放大器的设...

射频功率放大器广泛应用于各种无线通信发射设备中,随着移动通讯服务的快速增长,对低耗、高效、体积小的要....
发表于 2020-09-11 09:49 116次阅读
基于GaN HEMT实现高效率F类功率放大器的设...

烽火通信推出基于AN6000系列OLT平台的全新...

随着现代企业办公信息化、智能化的发展,远程会议、高清视频、移动办公、无线接入等新兴业务不断涌现,导致....
发表于 2020-09-10 15:45 348次阅读
烽火通信推出基于AN6000系列OLT平台的全新...

英国宣布到2027年底将华为设备从其5G网络中完...

此外,一些报道中都表达了类似“这场交易是华为被美国5G拒之门外后,三星捡的便宜”这样的意思,在这里需....
发表于 2020-09-10 15:08 351次阅读
英国宣布到2027年底将华为设备从其5G网络中完...

5G海洋携能通信技术将助力建设海洋强国

  近日,第22届中国国际光电博览会在深圳国际会展中心拉开帷幕。中科院深圳先进技术研究院副研究员赵毓....
发表于 2020-09-10 14:09 245次阅读
5G海洋携能通信技术将助力建设海洋强国

什么是蜂窝移动网络,它和Wi-Fi之间有什么区别

现在我们可以看到的蜂窝移动网络,其实是指我们现在可以使用的2/3/4/5G网络,公众移动通信系统使用....
发表于 2020-09-10 11:51 87次阅读
什么是蜂窝移动网络,它和Wi-Fi之间有什么区别

锐捷风电场远程维护解决方案的特点及功能实现

在风塔内部,由于金属外壁、金属设备较多,对电磁波产生强烈反射;因过多的信号叠加造成码间干扰,引起无线....
发表于 2020-09-10 11:35 136次阅读
锐捷风电场远程维护解决方案的特点及功能实现

LWDM半有源方案可实现业务可用度提升

  昨日,第22届中国国际光电博览会在深圳开幕,同期举办的“中国电信-LWDM技术专题会议”上,中国....
发表于 2020-09-10 11:00 93次阅读
LWDM半有源方案可实现业务可用度提升

一起看看中国工程师自研的iPhone 12磁吸无...

近期,iPhone 12支持磁吸无线充电功能在引发了热烈的讨论。尤其是随着疑似iPhone 12磁吸....
发表于 2020-09-10 09:45 79次阅读
一起看看中国工程师自研的iPhone 12磁吸无...

广和通5G模组赋能的应急救援无线通信解决方案

突发事件,是指突然发生,造成或者可能造成严重社会危害,需要采取应急处置措施予以应对的自然灾害、事故灾....
发表于 2020-09-09 17:38 449次阅读
广和通5G模组赋能的应急救援无线通信解决方案

TWS耳机出货量增长强劲,渗透率预计将会进一步增...

苹果的Airpods从2016年发布到2020年已经演进到了第二代,其通话的稳定性以及待机时间都给用....
发表于 2020-09-09 16:18 224次阅读
TWS耳机出货量增长强劲,渗透率预计将会进一步增...

线技术将在未来几年中扮演重要的角色,便携式设备无...

科技的进步就是帮助人类化繁缛为简洁,提供更大的便利。近年来,便携式设备给消费者在视听享受方面提供了很....
发表于 2020-09-09 11:30 132次阅读
线技术将在未来几年中扮演重要的角色,便携式设备无...

一文解析电流检测放大器的共模阶跃响应

MOSFET驱动器电路由包括MOSFET在内的分立式器件组成,而电流检测电路应当尽可能靠近MOSFE....
发表于 2020-09-09 11:14 63次阅读
一文解析电流检测放大器的共模阶跃响应

电子展暨5G全球大会中国站共同聚焦2020九大科...

本周 科技正在以超乎想象的速度改变世界!近几年,5G、IoT、自动驾驶、AI、大数据、智能制造、卫星....
发表于 2020-09-09 10:59 788次阅读
电子展暨5G全球大会中国站共同聚焦2020九大科...

基于DSP器件TMS320C5502处理器实现海...

随着计算机应用系统的不断发展和完善,在各个领域产生了海量实时多媒体数据。这些海量数据可能已不被应用系....
发表于 2020-09-09 10:17 134次阅读
基于DSP器件TMS320C5502处理器实现海...

基于TriQuint的0.25 μmGaN工艺T...

图1所示电路是一款适用于电桥型传感器的完整低功耗信号调理器,包括一个温度补偿通道。 该电路非常适合驱....
发表于 2020-09-09 09:46 47次阅读
基于TriQuint的0.25 μmGaN工艺T...

基于层陶瓷电容器实现低噪声放大器电路的设计

在设计一个低噪声放大器电路时,我的注意力被某些有意思的运行方式所吸引。在我的工作台上随意移动印刷电路....
发表于 2020-09-09 09:43 50次阅读
基于层陶瓷电容器实现低噪声放大器电路的设计

这款放大器几百伏电压也能降低成本!

许多应用需要在高共模电压存在的情况下进行差分测量,而有些测量电压在几百伏以上。在这些电压下进行精确测....
发表于 2020-09-09 09:07 160次阅读
这款放大器几百伏电压也能降低成本!

利用AD8479中的精密电阻,内置衰减系数来实现...

对于精密信号链,将噪声和失调电压保持在最小值至关重要。为保证这一要求,需要具有低噪声和低失调电压的缓....
发表于 2020-09-09 09:06 142次阅读
利用AD8479中的精密电阻,内置衰减系数来实现...

联发科携手合作伙伴布局Wi-Fi芯片市场

AMD寻求与联发科合作进入Wi-Fi芯片这一细分市场,除了是寻求进入英特尔和瑞昱半导体占主导地位的W....
发表于 2020-09-08 11:15 565次阅读
联发科携手合作伙伴布局Wi-Fi芯片市场

低失真、高效率的音频放大器的软硬件电路的设计与实...

D类放大器(数字音频功率)是一种将输入模拟音频信号或PCM 数字信息变换成PWM(脉冲宽度调制)或P....
发表于 2020-09-07 17:59 527次阅读
低失真、高效率的音频放大器的软硬件电路的设计与实...

Fastweb和Linkem签署合作协议,共同加...

Fastweb和Linkem之间的协议将利用两家公司的现有资产(例如无线电规划功能,现有站点和新站点....
发表于 2020-09-07 16:52 351次阅读
Fastweb和Linkem签署合作协议,共同加...

威联通推新款PCIe无线扩展卡,Wi-Fi最大速...

这款扩展卡可以为PC或者NAS带来最新的IEEE 802.11ax(Wi-Fi 6)的支持(双发双收....
发表于 2020-09-07 15:05 364次阅读
威联通推新款PCIe无线扩展卡,Wi-Fi最大速...

光放大器产品解决了从C波段扩展到C++波段的光放...

相较于C 波段,L波段光放大的转化效率较低,因此实现光波长扩展的难度更大。凭借先进的研发能力和强大的....
发表于 2020-09-07 14:36 260次阅读
光放大器产品解决了从C波段扩展到C++波段的光放...

模拟电子知识:负反馈对放大器性能的影响

将放大器输入端假想短路(Ui=0),R4从Uo分到的电压仍能对放大器输入端产生作用,即反馈不消失,所....
发表于 2020-09-07 14:18 153次阅读
模拟电子知识:负反馈对放大器性能的影响

基于网络远程监控的变电站系统的结构组成及功能实现

网络远程监控将是变电站系统最佳解决方法,能够更加有效地预防、打击犯罪,保障财产安全。确保系统运行稳定....
发表于 2020-09-07 11:08 188次阅读
基于网络远程监控的变电站系统的结构组成及功能实现

意法STM32WB无线系列MCU简介及资料!

STM32WB系列支持无线功能的双核MCU,内嵌 工作频率为 64 MHz 的 Arm®Cortex®-M4 内核【应用处理器】和...
发表于 2020-09-03 17:05 101次阅读
意法STM32WB无线系列MCU简介及资料!

探索电流反馈放大器特性:双CFA和复合放大器

在本文中,我们将继续研究电流反馈放大器。我们还将研究一种组合放大器,该放大器结合了电压反馈拓扑和电流反馈拓扑的...
发表于 2020-09-03 16:18 202次阅读
探索电流反馈放大器特性:双CFA和复合放大器

VT-S02C-868无线模块

发表于 2020-09-03 09:54 101次阅读
VT-S02C-868无线模块

VT-S05A-433Mhz无线模块

发表于 2020-09-03 09:43 101次阅读
VT-S05A-433Mhz无线模块

FP6276B远翔5A型高效率同步PWM升压变换器

5A型高效率同步PWM升压变换器 QQ 289 271 5427 一般的描述该FP6276B是一个电流模式同步推进DC-DC变换器...
发表于 2020-08-31 20:23 122次阅读
FP6276B远翔5A型高效率同步PWM升压变换器

分享一个汇川PLC无线Modbus通讯例程附源代码及说明,需要的赶快拖走

最近熬了几个夜晚终于把这个汇川PLC无线Modbus通讯例程做完了,赶快分享给你们...
发表于 2020-08-28 11:45 65次阅读
分享一个汇川PLC无线Modbus通讯例程附源代码及说明,需要的赶快拖走