這里簡(jiǎn)單介紹一下關(guān)于諧波類功放的ADS仿真流程：

01 DC_IV

首先要對(duì)管子的模型進(jìn)行直流靜態(tài)工作點(diǎn)分析，管子采用CGH40010F，工作頻點(diǎn)為2400MHz。

選取柵壓為-2.8V，漏級(jí)電壓為28V。

02 偏置設(shè)計(jì)

采用設(shè)計(jì)頻段的四分之一波長(zhǎng)線和旁路電容進(jìn)行組合，起到遏制交流的作用。其中旁路電容的選擇一般取諧振點(diǎn)電容，也就是我們這里設(shè)計(jì)的2400MHZ電容。

S21代表交流信號(hào)通過，S31代表對(duì)交流信號(hào)呈開路狀態(tài)。

03 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

搭建我們的穩(wěn)定性電路，這里的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)和一般仿真書上的方式是一致的，我們這里僅對(duì)一些細(xì)節(jié)進(jìn)行講解。

在整個(gè)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)中，起主要作用的是并聯(lián)RC電路，在低頻時(shí)，電容成大阻抗，所以信號(hào)主要從電阻通過，我們可以通過調(diào)節(jié)電阻來達(dá)到降低增益提高低頻穩(wěn)定性的作用。（可以從穩(wěn)定性系數(shù)K的公式中驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論） 在高頻時(shí)，信號(hào)主要由電容通路走過，可以通過調(diào)節(jié)電容的方式來改善我們的穩(wěn)定性系數(shù) 。（仿真時(shí)，這個(gè)電容盡量用實(shí)際電容來替換，可以用村田系列電容）

這里我們進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，我們做穩(wěn)定性的頻率范圍不能只看我們所設(shè)計(jì)的工作頻段，而是應(yīng)該考慮整個(gè)管子的工作范圍，例如CGH40010F管子，其工作頻率范圍為DC-6GHz，所以我們要設(shè)計(jì)整個(gè)頻段的穩(wěn)定性，這樣才能保證在測(cè)試時(shí)不會(huì)因?yàn)楣茏硬环€(wěn)定而造成自激損壞管子。

大多數(shù)時(shí)候，我們會(huì)碰到管子低頻不穩(wěn)定的情況，單純的通過并聯(lián)RC電路是解決不了這個(gè)問題的，所以我們會(huì)在柵極并聯(lián)一個(gè)電阻，這個(gè)電阻可以直接提高低頻穩(wěn)定性，也可以保護(hù)電路。電阻值通過調(diào)諧決定。

除此之外，我們還要添加一個(gè)最大增益控件去看一下在我們所設(shè)計(jì)目標(biāo)處的最大增益，來保證我們不能一味的去提高穩(wěn)定性而犧牲我們的增益，具體的要根據(jù)我們的指標(biāo)去決定。

04 F類諧波匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

我們需要先建立一個(gè)諧波抑制網(wǎng)絡(luò)，滿足F類的條件。二次諧波短路，三次諧波開路。

其相應(yīng)的結(jié)果圖

05 負(fù)載牽引和源牽引

我們需要把我們上一步中的理想諧波抑制網(wǎng)絡(luò)變成實(shí)際諧波抑制網(wǎng)絡(luò)，然后加入我們的穩(wěn)定性電路，注意這里添加了焊盤，是為了保證我們的晶體管可以進(jìn)行焊接，尺寸寬度需要按照數(shù)據(jù)手冊(cè)和我們的牽引結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。
這里注意一點(diǎn)，我們可以有選擇性的在負(fù)載牽引中添加穩(wěn)定性電路，通常情況下，添加穩(wěn)定性電路可以幫助我們更好的設(shè)計(jì)輸入匹配，但是會(huì)帶來輸入功率過大，輸出功率不足或者效率不高的現(xiàn)象，但是這樣的結(jié)果更切合于我們的實(shí)際工程應(yīng)用。
當(dāng)我們選擇不去添加穩(wěn)定性網(wǎng)絡(luò)時(shí)，輸入匹配通常要通過優(yōu)化來進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體步驟可以看我們的下一節(jié)，關(guān)于逆F類功放的設(shè)計(jì)中采用的方法。

06 輸入匹配和輸出匹配

鑒于輸入輸出匹配大多數(shù)人都會(huì)設(shè)計(jì)，所以這里不再進(jìn)行多余的贅述，初學(xué)者可以用Smith圓圖對(duì)牽引出來的值進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了減少之后合路以后的調(diào)試麻煩，我們盡量在做匹配時(shí)加上我們的偏置電路，偏置電路會(huì)對(duì)結(jié)果有些許影響，可以采用手動(dòng)調(diào)諧的方式進(jìn)行微調(diào)。而對(duì)于熟練匹配的工程師，可以直接采用自動(dòng)優(yōu)化的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

07 小信號(hào)分析

在設(shè)計(jì)完基本的匹配、偏置、穩(wěn)定性之后，我們需要將整個(gè)電路進(jìn)行整合，整合后觀察我們的S11、S21、stabfact是否滿足我們的指標(biāo)，如果指標(biāo)基本滿足我們的需求，我們可以直接進(jìn)行大信號(hào)仿真。
如果碰到S11發(fā)生頻偏的現(xiàn)象，我們可以分為兩種情況進(jìn)行考慮，在S11頻偏的情況下，我們可以先去看一下我們的大信號(hào)結(jié)果是否好，如果大信號(hào)結(jié)果不好，我們需要調(diào)整的就不僅僅是S11，如果結(jié)果好，我們可以直接調(diào)整S11的頻偏現(xiàn)象，然后重新帶入大信號(hào)仿真去看結(jié)果。
而具體調(diào)整S11的方式主要從輸入匹配入手。先只改變輸入匹配，如果輸入匹配帶的影響是消極的，就要考慮輸出匹配的影響了。

08 大信號(hào)（HB）分析

對(duì)于窄帶信號(hào)我們可以只帶用ADS自帶的仿真模板

在代入模板后，我們直接去觀察我們的輸出功率和效率。

通過參考多種論文和實(shí)際仿真，我們發(fā)現(xiàn)，我們?cè)谧龃笮盘?hào)仿真時(shí)，可以不去考慮增益壓縮的問題，增益壓縮涉及到線性度的問題，我們想要解決線性度的問題可以通過后期的數(shù)字預(yù)失真的方式去調(diào)整。 我們?cè)谶@里只關(guān)注是否我們的輸出功率可達(dá)到40dbm，效率是否可以盡可能的大，

如圖使我們的大信號(hào)結(jié)果圖，我們發(fā)現(xiàn)PAE效率可以達(dá)到73.3%左右，輸出功率也滿足，雖然增益出現(xiàn)了嚴(yán)重的壓縮，我們也可以接受，如果想做到更好，我們可以將增益壓縮控制在3dB以內(nèi)，因?yàn)樵诠こ躺衔覀兿Ｍ麎嚎s可以在3db以內(nèi)（這里的結(jié)果是版圖仿真的結(jié)果），我們這里的結(jié)果是驗(yàn)證F類仿真的試驗(yàn)，讀者可以自己進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到更好地效果。

09 電壓電流波形圖驗(yàn)證

由于我們通常考慮F類這些諧波類功放的出發(fā)點(diǎn)是電流層，而CGH40010F這個(gè)管子也給了相應(yīng)的寄生參數(shù)，所以我們這里設(shè)計(jì)了去封裝電路，
我們將這個(gè)電路放在晶體管漏級(jí)和我們的諧波抑制網(wǎng)絡(luò)間，注意電流表方向。

注意看電壓電流曲線也是在HB仿真下進(jìn)行的。
電壓電流波形如下圖

這里展示的是不同輸入功率下的電壓電流波形圖。基本滿足F類的波形圖，即電壓電流重疊面積小，代表著直流功耗小。

強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，如果我們采用的晶體管并不是像CREE系列的晶體管，我們也可以看電壓電流波形，我們只需添加一個(gè)電流表就可以了，可能結(jié)果圖稍微有點(diǎn)畸形，但是只要有大致的圖像就可以。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的关于F类最基础的ADS仿真的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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