基于ADS的功率放大器的設(shè)計與仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 基于ADS的功率放大器的設(shè)計與仿真摘要：隨著技術(shù)的發(fā)展，無線通信設(shè)備的設(shè)計要求也越來越高，功率放大器作為發(fā)射機(jī)最重要的部分之一，它的性能好壞直接影響著整個通信系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，因此，無線系統(tǒng)需要設(shè)計性能良好的放大器。此處通過ADS軟件對其穩(wěn)定性、輸入/輸出匹配、輸出功率進(jìn)行仿真，并給出設(shè)計步驟關(guān)鍵詞：ADS仿真 功率放大器一 功率放大器的相關(guān)設(shè)計理論對于任何功率放大器，它必須在工作頻段內(nèi)是穩(wěn)定的，同時它應(yīng)該具有最大的輸出功率和最佳的輸出效率，因?yàn)檩敵龉β蕸Q定了通信距離的長短，其效率決定了的消耗程度及使用時間。在功放的匹配設(shè)計中，需要選擇合適的源阻抗和負(fù)載阻抗，而他們的

2、選擇和功率放大器的穩(wěn)定性、輸出功率、效率以及增益息息相關(guān)。（1） 1dB功率壓縮點(diǎn)(P1dB)當(dāng)晶體管的輸入功率達(dá)到飽和狀態(tài)時，其增益開始下降，或者稱為壓縮。1dB壓縮點(diǎn)為放大器線性增益和實(shí)際的非線性增益之差為1dB的點(diǎn)，換句話說，它是放大器增益有1dB壓縮的輸出功率點(diǎn)。（2） 穩(wěn)定準(zhǔn)則穩(wěn)定性是指放大器抑制環(huán)境的變化(如信號頻率、穩(wěn)定、源和負(fù)載等變化時)，維持正常工作特性的能力，一個微波管的絕對穩(wěn)定條件是：在選定的晶體管的工作條件下若滿足K>1，則此時放大器處在絕對穩(wěn)定狀態(tài)，若不滿足此條件，則需進(jìn)行穩(wěn)定性匹配電路的設(shè)計。（3） 功率增益放大器的功率增益(Power Gain)有幾種不同的

3、定義方式，在這里只介紹工作功率增益，這是設(shè)計時較為關(guān)心的量，它定義為負(fù)載吸收的功率與放大器的輸入功率之比。（4） 功率附加效率(PAE)功率附加效率是指射頻輸出功率和輸入功率的差值與供給放大器的直流功率的比值，它既反映了直流功率轉(zhuǎn)化為射頻功率的能力，又反映了放大射頻功率的能力。二 設(shè)計步驟（1）通過直流掃描得到靜態(tài)工作點(diǎn)直流掃描原理圖：仿真結(jié)果：數(shù)據(jù)手冊給出的靜態(tài)工作點(diǎn)：(2) 穩(wěn)定性分析電路原理圖：仿真結(jié)果：由上圖看出，在945MHz時，StabFact1=0.621，即穩(wěn)定因子K<1，所以該功率放大器是不穩(wěn)定的。(3) 進(jìn)行改進(jìn)措施后的電路穩(wěn)定性分析電路原理圖：仿真結(jié)果：由圖可得知，

4、在945MHz時，StabFact1=1.080，穩(wěn)定因子K>1。此時功率放大器穩(wěn)定。（4）加入偏置電路后的穩(wěn)定性分析加入偏置電路的電路原理圖：仿真結(jié)果：由圖可以得知，該功率放大器的穩(wěn)定性已經(jīng)比較高了。接下來進(jìn)行負(fù)載牽引。（5） 負(fù)載牽引設(shè)計1)負(fù)載牽引設(shè)計原理圖負(fù)載牽引原理圖2)仿真結(jié)果從圖中可得知，所需要的最大功率點(diǎn)和最佳效率點(diǎn)都不在計算范圍內(nèi)。因?yàn)楣β蕡A和效率圓的圓心均未顯示出來，所以必須改變計算的范圍。3） 修改原理圖，改變VAR計算范圍。確定LOAD-Pull圓4)確定輸出負(fù)載阻抗負(fù)載阻抗仿真結(jié)果從圖中可以看出，在最大效率時的輸出阻抗為1.716+j*2.101，在最大功率時的輸出阻抗為1.793+j*2.178。可以看出這兩個值很接近，為了得到最大輸出功率，選擇1.793+j*2.178作為MRF9045N在945MHz時的輸出阻抗。(6)輸出阻抗匹配1） 匹配電路的創(chuàng)建匹配電路原理圖：2） 進(jìn)行負(fù)載牽引自動進(jìn)行負(fù)載牽引后的斯密斯圓圖:3） S參數(shù)分析4)生成匹配電路生成的匹配網(wǎng)絡(luò)原理圖：輸出阻抗匹配完成。(7)信號源阻抗匹配1) 匹配原理圖信號源阻抗匹配原理圖:信號源阻抗匹配原理圖2)進(jìn)行負(fù)載牽引信號源負(fù)載牽引原理圖：4） S參數(shù)分析三 結(jié)論 本實(shí)驗(yàn)通過負(fù)載牽引和源牽引相結(jié)合的方法設(shè)計功率放大器，可以快速設(shè)計既滿足輸出功率又滿足附加效率要求的