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1、ADS射频功放设计简单流程(2013-03-01 09:30:41)转载分类：学习收集功放设计仿真的一般步骤1、首先需要确定放大器的特性指标，并根据指标选定合适的功放管。2、 将厂家提供的晶体管模型库导入到ADS模型库中。3、根据放大器的要求和晶体管特性确定静态工作点。4、进行功率放大器的电路设计，包括阻抗匹配、偏置电路等。5、对所设计电路进行仿真，分析仿真曲线并得出结论。6、优化功放电路结构和电路参数。本次PA设计参数如下：1 频率：960MHz2输出功率：10W3增益：18dB4效率：30%5电源电压：28V选择了飞思卡尔的功率管MW6S010N。设计环境：使用软件 ADS2009，安装了
2、 RF_POWER_ADS2009U1_DK ( Designkit)安装飞思卡尔管子的 Designkit。1、直流扫描首先对LDMOS管进行直流工作点扫描。根据Datasheet上的指标，得到当偏置为 Vdd=28V , Vgs=2.7V时,I DQ=125mA。仿真结果如图1所示。mlVDS=28.000 IDS 冋.122 VGS=2,700000La 口二戶 it mo= =_H三=_=二二二三三 _=_- wwwwwwwimcwiammo4 3 2 10图1功放直流扫描2、偏置和稳定性分析按照Datasheet设计功放的偏置电路由于频率比较低，采用集总电感起到射频扼流的作用，用电容
3、实现电源滤波 ，然后，进行稳定性分析，从仿真结果图2，可见该器件在工作频段上绝对稳定，可以进行下一步的设计。LpeLL-qsGH zmlfreq=961.0MHzStabFact1=1 1E1图2稳定性分析3、负载牵引PA的最近负载阻抗会随着输入信号功率的增加而改变，在Smith圆图上针对给定的一个输入功率值绘制出在不同负载阻抗时的等输出功率曲线，找出最大输出功率时的最佳负载阻抗。和源牵引我们对功放进行负载牵引和源牵弓I,设定匹配点阻抗960MHz，通过反复修改源和负载阻抗值利用负载牵引的找到最佳负载阻抗，并将负载阻抗的匹配网络代入源牵引中，找到最佳源阻抗，并作源匹配网络，并将找到的最佳源阻抗
4、的匹配网络再代入负载牵引中，如是反复调整，来找到最终的最佳源阻抗和负载阻抗，最终得到收敛，输入功率为23dBm，输出的最大功率值为42.31dBm。负载阻抗为5.471+j*5.591,源阻抗为1.737+j*3.593，仿真结果如图3和图4所。m3reaJ_indes110.7S5s urtacejs： aiiinpl sM).S05 / 167 .DBS imaf inde1XKl7GS7G imp-ddnct= ZDx (D.10C+ j0.112)impedance values will be updated. Impedance at marker m3PowerPAE, % De
5、livered (dBnn)nput ImpedanceInput Reflection Coefficient5.471 +J5.59158.210.93/-1.71E21.74-J3.71图3负载牵引Simulated Source Impedances and Input Reflection CoefficientsMtICLE 呷I1AGOBltnMIpunu.1 J0:puu I- e 世f p 亡E 二 pt n Move Marker m3 to select load impede value. Corresp口nding PRE, dRlWered pawer; iri卩u
6、t reflection coefficient and impedance values will be updatedImpedance atmarker m31737 +j3,593PowerPAEt % DeJivered (dBm)Input Impedance174 - j3.71 |re3i_iidexsir-.5iZf vr&oe famptef-n.SJS/IT 1 T59 和 agixfll-OJSaetEInput Reflection Coefficie5B.19图4源牵引有了源阻抗和负载阻抗，然后利用ADS中的SmithChart工具进行匹配网络考虑到功放的工作频段和
7、调试的方便性，采用传输线和集总元件混合匹配网络，在Smith圆图上生成匹配电路。整个电路采用微带线作为传输线来实现，使用聚四氟乙烯玻璃纤维板(&r=2.55, h=0.5mm)。的设计。首先，我们要使靠近功放管的传输线宽度大于功放管的引脚宽度。其次，我们要进行共轭匹配，所以要把SmithChart中的阻抗改为与源阻抗和负载阻抗共轭。最后，匹配电路的Q值尽量小。输出匹配电路的Smith圆图如图5所示。最后，将理想器件换成器件模型得到最终的匹配电路并进行优化，如图6所示，S参数的图如图7所示。输入匹配电路也按照这种方法设计。见图8-10。1010a.2J0 Load0 Source图5输出匹配Sm
8、ith圆图-Mum-3Z5D0hm- TL-&L-29 3641 m帯 hTermTnrmfl -NW-I2：5 .471-ir5 591-4(-HZ*Gtc二4*0jJ；0MQC9|. ml IC3TLP.T_NUMATC1D0B470JP5Da *7|f 咅VMM rfD 5 I 才讪严；r :lU/BOj；SI 0npf图6输出匹配电路蓉1存晶TL- H 卜”击.LX3 8taiB- 4 %08iasw kcn. ，菠 EEtt.4-5-*.- . -6 _* 4-盘3-事Js* - I Kd(DunoPDO-J0 *s-雷口黑口 “60 融0 不 0G?0SD 恳口口60I T I T
9、 T 1 1 ( T I 1 1iit+ai-iLit d)6PT-61 rsfc-TJrEkI.*K S ”胃春叮 n33_3 *lhrE 此d -.性 H - . 亠 MlKSD3t*;-. LJW 2 0la-fiAEd*i.2 .J.ueo?!L赫X協 p NT 8n J-，匱MErle9 tr*20-To-9900rn3 freq=9600MHz dB?S .3)0 062 ptlteP=0%3seSJepfrlo frAl oJl 093044 DS4 cii 09? ole 0410freq, GHz儿 口h % ob oh % i bteq, GHz图10匹配电路S参数4、谐波
10、平衡仿真现在可以把输入输出匹配电路与加了偏置电路的功放管连接起来，进行谐波平衡仿真。扫描输入功率为-30-30dBm，由图11可知，在输入功率为 23dBm时的输出功率为 42.2dBm、附加效率为 57.549%、增益为19.2dB。f L和LL山屮 : i ；Pm将优化后的原理图封装成一个模型，调用 出功率如图12所示。图11电路参数HB1ToneFPswp模板，测试IMD3的值，仿真得到输入 22dBm时的输Fundamental and Third Harm., dBmpunlxlld E一氏Jq fre F R图12 HBITone频率扫描然后进行HB2Tone仿真，由于只要求输出功
11、率为10W，根据前面的仿真结果，功放在工作频段内增益为18dB,所以设置输入功率为 22dBm ;频率扫描为 900MHz1000MHz，双音间隔设置为 100KHz。m6m?RFfreq=9.60&E8 ThirdOrdlMD30一3的 c pt II er=2 89 -ss- PJOPg -OSEOSEr9 7E89 iE8 1 0E9RFheq图13 HB2Tone频率扫描5、印刷电路版图后面的工作就是将原理图生产印刷电路版图，自动生产的版图不符合我们的要求，我们需要自己进行调整。调整好后将文件导出成 Gerber文件，然后另为存成 DXF AutCAD2000格式，然后再导入到 Cam350中。完成的电路图 如图14。
ADS射频功放设计简单流程
