1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高效率功率放大器仿真設(shè)計(jì)一、指標(biāo)要求1.工作頻率在1 GHz-3 GHz范圍內(nèi)自由選取，并至少在任意連續(xù)150 MHz帶寬內(nèi)都能滿足以下指標(biāo)要求；2.輸出功率大于35 dBm；3.漏極效率大于60%；4.最大輸出功率點(diǎn)回退6 dB，5 MHz雙音間隔測(cè)試IM3>30 dBc；二、設(shè)計(jì)過程PA設(shè)計(jì)的一般步驟一般包括：a.根據(jù)放大器的要求和晶體管特性確定靜態(tài)工作點(diǎn)，即直流掃描；b.進(jìn)行功率放大器的電路設(shè)計(jì)，包括阻抗匹配、偏置電路等；c.對(duì)設(shè)計(jì)的功放進(jìn)行仿真，若性能不達(dá)標(biāo)，重新設(shè)計(jì)匹配電路等。1、直流掃描打開ADS，插入掃描模板，加入Cree的CGH40010晶體管，

2、設(shè)置好掃描參數(shù)VGS、VDS的范圍及步長(zhǎng)，仿真觀察結(jié)果。圖一 直流掃描電路圖和仿真結(jié)果由上圖，選擇datasheet給出的典型值VDS=28V，VGS=-2.7V，此時(shí)，IDS.i=219MA，與datasheet給出的200MA近似相等。2、偏置及穩(wěn)定性分析插入S參數(shù)掃描面板，加入晶體管，設(shè)置好掃描參數(shù)范圍后開始仿真。觀察穩(wěn)定因子stabfact，若其值小于一，可采取穩(wěn)定措施，使其在工作頻率范圍內(nèi)值大于一，確保穩(wěn)定工作。圖二 加入穩(wěn)定措施的電路及仿真圖3、LoadPull負(fù)載牽引及設(shè)計(jì)輸出匹配電路在原理圖中插入Loadpull模板，更改晶體管，設(shè)置各類參數(shù)，如Pavs、RFfreq、Vhig

3、h、Vlow等，觀察仿真結(jié)果，若等效率圓和等功率圓圓心不在掃描范圍內(nèi)，返回原理圖重新設(shè)定掃描圓心及半徑，直至等效率圓和等功率圓圓心在掃描范圍內(nèi)。之后調(diào)節(jié)負(fù)載阻抗仿真中工作點(diǎn)位置，使其工作點(diǎn)位置功率和效率接近Loadpull掃描出的功率和效率值。記下輸出阻抗。圖三 loadpull電路與仿真結(jié)果確定負(fù)載阻抗后，運(yùn)用Smith chart進(jìn)行匹配。運(yùn)用Smith chart Match中的匹配空間搭建匹配電路，對(duì)輸出阻抗進(jìn)行共軛匹配。利用Smith原圖工具進(jìn)行2原件自動(dòng)匹配并生成匹配電路。圖四 用smith chart設(shè)計(jì)輸出匹配電路4、Source-Pull及設(shè)計(jì)輸入匹配電路插入Sourcepu

4、ll模板，更改晶體管，設(shè)置各類參數(shù)，如Pavs、RFfreq、Vhigh、Vlow等，并將輸出阻抗調(diào)為L(zhǎng)oadpull中求出的輸出阻抗。參數(shù)設(shè)置完成后對(duì)電路進(jìn)行仿真，具體方法與Loadpull所介紹的一樣。得到合適輸入阻抗后用Smith chart進(jìn)行匹配，具體方法同輸出阻抗匹配一樣。圖五sourcepull電路與仿真結(jié)果圖六 輸入匹配電路5、諧波平衡仿真搭建諧波平衡仿真電路，加入輸入匹配電路、輸出匹配電路及諧波平衡仿真控件HRAMONIC BALANCE，輸入?yún)?shù)和數(shù)據(jù)顯示函數(shù)后進(jìn)行仿真。由仿真結(jié)果可知，PA的功率和效率均超過設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。圖七 諧波平衡仿真電路及仿真結(jié)果6、參數(shù)測(cè)試將原理圖中所有的控件、電源、Term刪除，用Port代替，建立所設(shè)計(jì)的RF模型插入HB2TonePAE_Pswp模板，將所設(shè)計(jì)的RF模型加入電路，構(gòu)建測(cè)試電路。輸入仿真參數(shù)后仿真。圖八 IMD3測(cè)試圖及測(cè)試結(jié)果三、課程小節(jié)通過學(xué)習(xí)現(xiàn)代通信中的發(fā)射機(jī)技術(shù)這門課，我了解了半導(dǎo)體材料、晶體管測(cè)量及其模型、晶體管穩(wěn)定性的基本知識(shí)，掌握了各類發(fā)射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，讓我對(duì)射頻功放的認(rèn)識(shí)大大加深了，這為我今后研究射頻功放打下了基礎(chǔ)。同時(shí)，通過這次課程設(shè)計(jì)，我不僅掌握了ADS軟件的常用操作，也掌握了射頻功放仿真設(shè)計(jì)的一般