如何使用ADS进行射频功率放大器的设计与仿真

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上传日期: 2020-01-07

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标签:ADS(389)晶体管(2160)放大器(7064)

  近年来随着无线通信的迅速发展,现代通讯系统对发射机的要求越来越高,射频功率放大器作为发射机的重要部件,对发射机系统的性能指标起着关键作用,功率放大器在整个无线通信系统中是非常重要的一环,因为它的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,所以设计性能指标良好的射频功率放大器有着非常重要的意义。本文借助ADS仿真软件的强大功能对晶体管进行建模仿真,在这个基础上对晶体管的稳定性进行了分析,采用了负载牵引法并结合Smith圆图,对输入输出阻抗匹配电路进行了仿真优化设计。

  论文主要工作如下:

  一是从功率放大器的物理结构上分析了射频功率放大器非线性特性产生的原因及其对通信系统的影响,讨论了功率放大器的非线性分析模型,即幂级数分析模型,Volterra级数分析模型和谐波平衡分析模型,并简要的说明了它们各自的特点,总结出了谐波平衡分析法的优点,指出它适合用于射频功率放大器的大信号非线性分析。

  二是分析了射频功率放大器偏置和匹配电路设计中的一些基本问题,比较了有源和无源偏置网络的优缺点,讨论了输入、输出匹配电路和级间匹配电路设计的重点问题。介绍了负载牵引设计方法,它是在具备功率管大信号模型的基础上对负载和源进行牵引仿真,从而确定输出、输入阻抗。

  三是在射频功率放大器的设计过程中,主要使用了ADS软件进行辅助分析设计。正是通过对软件功能的充分应用,替代了射频功率放大器设计中许多原来需要人工进行的运算工作,提高了工作效率。从仿真结果来看,都达到了预期的设计目标,验证说明了ADS仿真软件在射频功率放大电路设计方面的实用性与优越性,具有继续进行深入研究的价值。

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