ADS射頻功放設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單流程

1、ADS射頻功放設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單流程(2013-03-01 09:30:41)轉(zhuǎn)載分類(lèi)：學(xué)習(xí)收集功放設(shè)計(jì)仿真的一般步驟1、首先需要確定放大器的特性指標(biāo)，并根據(jù)指標(biāo)選定合適的功放管。2、 將廠家提供的晶體管模型庫(kù)導(dǎo)入到ADS模型庫(kù)中。3、根據(jù)放大器的要求和晶體管特性確定靜態(tài)工作點(diǎn)。4、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。5、對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真，分析仿真曲線并得出結(jié)論。6、優(yōu)化功放電路結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)。本次PA設(shè)計(jì)參數(shù)如下：1 頻率：960MHz2輸出功率：10W3增益：18dB4效率：30%5電源電壓：28V選擇了飛思卡爾的功率管MW6S010N。設(shè)計(jì)環(huán)境：使用軟件 ADS2009，安裝了

2、 RF_POWER_ADS2009U1_DK ( Designkit)安裝飛思卡爾管子的 Designkit。1、直流掃描首先對(duì)LDMOS管進(jìn)行直流工作點(diǎn)掃描。根據(jù)Datasheet上的指標(biāo)，得到當(dāng)偏置為 Vdd=28V , Vgs=2.7V時(shí),I DQ=125mA。仿真結(jié)果如圖1所示。mlVDS=28.000 IDS 冋.122 VGS=2,700000La 口二戶(hù) it mo= =_H三=_=二二二三三 _=_- wwwwwwwimcwiammo4 3 2 10圖1功放直流掃描2、偏置和穩(wěn)定性分析按照Datasheet設(shè)計(jì)功放的偏置電路由于頻率比較低，采用集總電感起到射頻扼流的作用，用電容

3、實(shí)現(xiàn)電源濾波 ，然后，進(jìn)行穩(wěn)定性分析，從仿真結(jié)果圖2，可見(jiàn)該器件在工作頻段上絕對(duì)穩(wěn)定，可以進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)。LpeLL-qsGH zmlfreq=961.0MHzStabFact1=1 1E1圖2穩(wěn)定性分析3、負(fù)載牽引PA的最近負(fù)載阻抗會(huì)隨著輸入信號(hào)功率的增加而改變，在Smith圓圖上針對(duì)給定的一個(gè)輸入功率值繪制出在不同負(fù)載阻抗時(shí)的等輸出功率曲線，找出最大輸出功率時(shí)的最佳負(fù)載阻抗。和源牽引我們對(duì)功放進(jìn)行負(fù)載牽引和源牽弓I,設(shè)定匹配點(diǎn)阻抗960MHz，通過(guò)反復(fù)修改源和負(fù)載阻抗值利用負(fù)載牽引的找到最佳負(fù)載阻抗，并將負(fù)載阻抗的匹配網(wǎng)絡(luò)代入源牽引中，找到最佳源阻抗，并作源匹配網(wǎng)絡(luò)，并將找到的最佳源阻抗

4、的匹配網(wǎng)絡(luò)再代入負(fù)載牽引中，如是反復(fù)調(diào)整，來(lái)找到最終的最佳源阻抗和負(fù)載阻抗，最終得到收斂，輸入功率為23dBm，輸出的最大功率值為42.31dBm。負(fù)載阻抗為5.471+j*5.591,源阻抗為1.737+j*3.593，仿真結(jié)果如圖3和圖4所。m3reaJ_inde>s110.7S5s urtacejs： aiiinpl sM).S05 / 167 .DBS imaf inde1XKl7GS7G imp«-ddnct= ZDx (D.10C+ j0.112)impedance values will be updated. Impedance at marker m3Powe

5、rPAE, % Delivered (dBnn)nput ImpedanceInput Reflection Coefficient5.471 +J5.59158.210.93/-1.71E21.74-J3.71圖3負(fù)載牽引Simulated Source Impedances and Input Reflection CoefficientsMtICLE 呷I1AGOBltnMIpunu.1 J>0:puu I- e 世>f' p 亡E 二 pt n £ £Move Marker m3 to select load impede value. Corr

6、esp口nding PRE, dRlWered pawer; iri卩ut 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圖4源牽引有了源阻抗

7、和負(fù)載阻抗，然后利用ADS中的SmithChart工具進(jìn)行匹配網(wǎng)絡(luò)考慮到功放的工作頻段和調(diào)試的方便性，采用傳輸線和集總元件混合匹配網(wǎng)絡(luò)，在Smith圓圖上生成匹配電路。整個(gè)電路采用微帶線作為傳輸線來(lái)實(shí)現(xiàn)，使用聚四氟乙烯玻璃纖維板(&r=2.55, h=0.5mm)。的設(shè)計(jì)。首先，我們要使靠近功放管的傳輸線寬度大于功放管的引腳寬度。其次，我們要進(jìn)行共軛匹配，所以要把SmithChart中的阻抗改為與源阻抗和負(fù)載阻抗共軛。最后，匹配電路的Q值盡量小。輸出匹配電路的Smith圓圖如圖5所示。最后，將理想器件換成器件模型得到最終的匹配電路并進(jìn)行優(yōu)化，如圖6所示，S參數(shù)的圖如圖7所示。輸入匹配電

8、路也按照這種方法設(shè)計(jì)。見(jiàn)圖8-10。1010a.2J0 Load0 Source圖5輸出匹配Smith圓圖-Mum-3Z»5D0hm- TL-&L-29 3641 m帯 hTermTnrmfl -NW-I2：»5 .471-ir5 591-4(-HZ*Gtc二4*0jJ；0MQC9|. ml IC3TL<P.«T_NUM«ATC1D0B470JP5Da *7|f 咅VMM <inmi3EEJ Ef Q .jCmt_護(hù)；X - TL5W*1 4ift：m! -II燉“即NUNr*TC1OlAiR1BC>rfD 5 I 才訕嚴(yán)；r

9、':lU/BOj；'SI 0npf圖6輸出匹配電路蓉£1®存晶TL- H 卜”擊.LX3 8taiB- ««4 %08ia£sw kcn. «£，菠 EEtt.4-5-*.- .<:- - s kes it 5EEi - r > '-£6 «_£* 4-盤(pán)3-事Js* - I Kd(DunoPDO-J<>£0 *s-雷口黑口 “60 融0 不 0G?0SD 懇口口60I T I T T 1 1 ' ( T ' I 1 1i

10、it+ai-«iLit d£)6PT-61 rsfc-TJrEkI.*K S ”胃春叮 «n£33_3 *«£lhrE 此«d -.性 H - . 亠 MlKSD3t*;-. LJW ¥2 0la-fiAEd*i.2 .J.ueo?!L赫X協(xié) 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 0410

11、freq, GHz兒 口h % ob oh % ' i bteq, GHz圖10匹配電路S參數(shù)4、諧波平衡仿真現(xiàn)在可以把輸入輸出匹配電路與加了偏置電路的功放管連接起來(lái)，進(jìn)行諧波平衡仿真。掃描輸入功率為-30-30dBm，由圖11可知，在輸入功率為 23dBm時(shí)的輸出功率為 42.2dBm、附加效率為 57.549%、增益為19.2dB。f L和LL山屮 : i ；Pm將優(yōu)化后的原理圖封裝成一個(gè)模型，調(diào)用 出功率如圖12所示。圖11電路參數(shù)HB1ToneFPswp模板，測(cè)試IMD3的值，仿真得到輸入 22dBm時(shí)的輸Fundamental and Third Harm., dBmpunlxlld E一氏Jq fre F R圖12 HBITone頻率掃描然后進(jìn)行HB2Tone仿真，由于只要求輸出功率為10W，根據(jù)前面的仿真結(jié)果，功放在工作頻段內(nèi)增益為18dB,所以設(shè)置輸入功率為 22dBm ;頻率掃描為 900MHz1000MHz，雙音間隔設(shè)置為 100KHz。m6m?RFfreq=9.60&E8 ThirdOrdlMD30一3的 c pt II er=2 89 "'&#