信息時代的到來極大地改變了人類社會的生產、生活、工作和學習方式。射頻功率放大器不僅在通訊系統(tǒng)中得到廣泛應用，還逐漸被應用于其他領域內。本文為一種新型射頻導熱治療儀所設計的大功率射頻放大器電路，滿足工作于射頻低端。借助ADS仿真軟件采用負載牽引技術的設計方式，通過對整體效率、功率增益、功率容量等一系列的對比。得出最佳輸入、輸出阻抗，并進行阻抗匹配電路的設計。在此基礎上對整個功率放大電路進行諧波平衡優(yōu)化仿真，顯示達到良好的設計效果。

對于射頻功率放大器在醫(yī)療方面的應用，由于歐美等發(fā)達國家在此技術領域展開了較早的關注和研究，其科研成果處于前沿地位。而該行業(yè)在國內研究起步較晚，加上技術壁壘，大多還處于初步研究和實驗階段。

本文所設計的新型射頻導熱治療主要硬件部分是一種大功率射頻放大器電路，旨在集成以往中小功率的該類產品，不僅可以大大減少器件的使用，節(jié)約成本，還提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和空間、體積上的優(yōu)勢。其輸出端經(jīng)過功分器可直接與施加在患者身體部位的導熱針相連接，從而達到利用射頻電磁波作用于人體病變組織，消除肌體中無菌性炎癥，松解肌肉痙攣，增加局部供血，促進組織修復和肌細胞再生，從而解除軟組織疼痛的醫(yī)療保健作用。相信不久的將來，此類技術成果會逐漸應用到保健按摩、局部美容，甚至微創(chuàng)外科手術中去，并將開創(chuàng)醫(yī)學領域的新亮點。

功率放大電路性能指標

工作頻率：540kHz左右;輸出功率:200~300W(輸入1W);功率增益：≥23dB;增益平坦度：≤4dB;工作溫度：-40℃～+65℃。其它參數(shù)沒有特殊要求，就按本領域設計的一般要求來設定。

設計要求540kHz的工作頻率屬于射頻領域內的低頻率范圍，選擇器件時要考慮此頻率下的仿真特性與等效模型?？紤]到功率放大器輸出寄生電容要求在pF量級，輸出功率要求為54dBm，可選擇市面上統(tǒng)一封裝在一起的互補對管滿足大功率、高增益的需求，以及經(jīng)受住過流、耐壓，足夠的裕量值和良好的散熱設計。同時在提高效率、防止引入額外損耗、精簡體積、增加整體穩(wěn)定性上大有裨益。最終本設計功率放大器件選用Freescale公司(已被NXP公司收購)發(fā)售型號為MRF6VP5300N的LDMOS晶體管。它的器件模型和基本參數(shù)如圖1及表1所示[2]。圖1中的“FSL_TECH_INCLUDE”是仿真時的控件，用于支持模型庫。模型下面的參數(shù)TNOM指環(huán)境溫度，TSNK、RTH、CTH分別是熱沉溫度、熱電阻系數(shù)、熱電容系數(shù)，無特殊要求一般選擇默認值。

在AB類工作狀態(tài)下，參考工作頻率是1.8～600MHz，額定輸出功率54.8dBm，增益24.8dB。在VDD=50V，1MHz情況下，其漏極寄生輸出電容為lpF。以上指標滿足我們的設計要求。其漏極最大工作電壓為65V，可以保證本論文設計的要求。通過晶體管直流特性分析，可以確定其柵極偏置電壓。設計目標輸出功率在300W左右，為了便于匹配，我們統(tǒng)一選擇匹配電阻為50Ω。同時，考慮到其他引入的損耗，要適當?shù)靥岣呗O電壓，預設晶體管漏極最高電壓理論上為53.4V，低于晶體管額定漏極電壓，保證晶體管的安全工作