基于2SK4037的射频功率放大电路实验

 

N沟道成效应管 2SK4037 是由TOSHIBA公司出品的射频功率双效应管。它的主要参数为：

• 最大输出功率： P0=36.5dBmW
• 功率增益：Gp=11.5dB(typical)
• 漏极功率效率：D=60.0%

在前期对于射频信号放大，给出了几种集成芯片的测试。但它们的输出功率都小于20dBm，本文给出了对2SK 4037射频功率MOS管测一些相关实验测试。

前期相关实验工作：

• MAR-8ASM射频放大器测试
• UPC2710T高频放大器
• UPC2710T放大电路功率增益测试
• uPC1677射频信号放大芯片
• 基于uPC1677C射频功率放大

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01 2SK4037基本简介

下面给出了2SK4037的工作极限参数以及相关的管脚分布。

^{▲ 封装以及工作极限}

下面电路是手册中给出的典型测试应用电路。

^{▲ 参考测试电路}

从外观上来砍 2SK4037有四个引脚，但实际上它只具有3个功能引脚，分别是MOS管的栅极、漏极以及源极。

^{▲ 封装以及管脚定义}

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02实验电路

下面给出检测的测试实验电路的设计。

1.实验电路制作

^{▲ 试验电路原理图}

通过快速制版，使用单面PCB板设计制作出验证电路。

^{▲ 焊接后的实验电路}

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03性能测试

1.功率增益

调整栅极设定电压，改变漏极电流。使其稳定在100mA。

• Vg = 1.467V
• Id = 105mA

在Id = 100mA下，测量得到的功率增益曲线如下：

^{▲ 功率增益曲线-Id=100mA}

可以看到在100mA左右，2SK4037的功率增益随着输入频率的增加下降。在100MHz的时候功率增益大约为10dB左右。

2.不同Id下功率增益

改变Id的大小，测量不同Id下的功率增益曲线。

^{▲ 不同Id下的功率增益曲线}

可以看出，2SK4037的功率增益与它对应的漏极电流之间有着密切的关系。可以通过改变Id的大小来改变射频功率增益。

在Id在25mA左右的时候，功率增益几乎是也下降了四倍左右。

3.使用信号源输入信号测量输出功率

由于使用DSA815的TG功能，它所能够提供的最大的功率输出只有0dBm，所以后面测量2SK4037的最大功率输出的时候，使用信号源来产生更大的输出功率。

（1）工作电压5V

工作电流：145mA
输入功率：20dBm
输出功率：25dBm

^{▲ 输入30MHz时输出信号频谱}

^{▲ 输出信号波形}

（2）工作电压10V

设置工作电压10V，此时，设置Vid=0V。

• 输入30MHz, 20dBm
• 输出29.69 dBM

^{▲ Vdd=10V下，输出30dBM的功率谱}

（3）工作电压12V

• 输入功率： 20dBm
• 输入频率： 30MHz
• 输出功率：31.22dBm
• 工作电流：232mA

^{▲ 工作电压12V下输出信号频谱}

^{▲ 输出信号波形}

（4）工作电压15V

提高工作电压15V使得最大输出功率：

• 输入功率： 20dBm
• 输入信号频率 30MHz
• 输出功率： 33.05dBM
• 工作电流：284mA .

^{▲ 工作电压15V输出频谱}

输出信号的波形：

^{▲ 输出信号的波形}

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04结论

通过测试验验证了2SK4037的射频放大功能。工作在15V下，输出的功率可以达到33dBm。