模拟技术中的基于ADS的功率放大器设计与仿真
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2020-10-21
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模拟技术中的基于模拟技术中的基于ADS的功率放大器设计与仿真的功率放大器设计与仿真
摘 要：为了使射频功率放大器输出一定的功率给负载，采用一种负载牵引和源牵引相结合的方法进行功率放大
器的设计。通过ADS软件对其稳定性、输入/输出匹配、输出功率进行仿真，并给出清晰的设计步骤。最后结合
设计方法给出一个中心频率为2.6GHz、输出功率为6.5W 的功率放大器的设计及优化实例和仿真结果。仿真结
果表明，这种方法是可行的，满足设计的要求，并且对功放的设计有着重要的参考价值。 0 引 言 随着
无线通信技术的发展，无线通信设备的设计要求也越来越高，功率放大器作为发射机最重要的部分之一，它的
性能好坏直接影响着整个通信系统的性能优劣，因此，无线系统需要设计性能良好的放大器。通过采用E
摘 要：为了使射频功率放大器输出一定的功率给负载，采用一种负载牵引和源牵引相结合的方法进行功率放大器的设
计。通过ADS软件对其稳定性、输入/输出匹配、输出功率进行仿真，并给出清晰的设计步骤。最后结合设计方法给出一个中
心频率为2.6GHz、输出功率为6.5W 的功率放大器的设计及优化实例和仿真结果。仿真结果表明，这种方法是可行的，满足设
计的要求，并且对功放的设计有着重要的参考价值。
0 引引 言言
随着无线通信技术的发展，无线通信设备的设计要求也越来越高，功率放大器作为发射机最重要的部分之一，它的性能好
坏直接影响着整个通信系统的性能优劣，因此，无线系统需要设计性能良好的放大器。通过采用EDA工具软件进行电路设计
可以掌握设计电路的性能，进一步优化设计参数，以达到加速产品开发进程的目的。本文仿真设计采用恩智浦半导体的
LDMOS晶体管BLF6G27-10G,该晶体管工作频段在2 500~2 700MHz之间，直流28V供电。具有很好的线性度，它采用特殊工
艺，具有良好的热稳定度。同时使用EDA软件，利用负载牵引和源牵引相结合的方法进行设计，使其输出功率在频率为2.6
GHz时达到6.5W.
1 功率放大器的相关设计理论功率放大器的相关设计理论
对于任何功率放大器，它必须在工作频段内是稳定的，同时它应该具有最大的输出功率和最佳的输出效率，因为输出功率
决定了通信距离的长短，其效率决定了电池的消耗程度及使用时间。在功放的匹配网络设计中，需要选择合适的源阻抗和负载
阻抗，而他们的选择和功率放大器的稳定性、输出功率、效率以及增益息息相关。
1.1 稳定准则稳定准则
稳定性是指放大器抑制环境的变化（如信号频率、稳定、源和负载等变化时），维持正常工作特性的能力，一个微波管的
绝对稳定条件是：
式中：D =S11S22-S12S21.
在选定的晶体管的工作条件下若满足K>1,则此时放大器处在绝对稳定状态，若不满足此条件，则需进行稳定性匹配电路
的设计。
1.2 功率增益功率增益
放大器的功率增益（Power Gain）有几种不同的定义方式，在这里只介绍工作功率增益，这是设计时较为关心的量，它
定义为负载吸收的功率与放大器的输入功率之比。
1.3 功率附加效率（功率附加效率（PAE））
功率附加效率是指射频输出功率和输入功率的差值与供给放大器的直流功率的比值，它既反映了直流功率转化为射频功率
的能力，又反映了放大射频功率的能力。
1.4 1dB功率压缩点（功率压缩点（P1dB））
当晶体管的输入功率达到饱和状态时，其增益开始下降，或者称为压缩。1dB压缩点为放大器线性增益和实际的非线性增
益之差为1dB的点，换句话说，它是放大器增益有1dB压缩的输出功率点。
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