【正文】 ceName[1]=DC1SweepVar=VGSPARAMETER SWEEPFSL_MW6S010N_Level2_Rev2_MODELFETFSL1CTH=1RTH=1TSNK=1V_DCSRC1Vdc=VDSV_DCSRC2Vdc=VGSI_ProbeIDS圖41 直流掃描電路仿真結(jié)果為：圖42 MW6S010N晶體管的IV曲線圖表西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)23根據(jù)MW6S010N的數(shù)據(jù)表，漏極直流電壓為3V，作為AB 類的功率放大器，因此選擇 V，靜態(tài)工作電流為 A。和數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)相比，2?GS ?DSI電流取的相對比較大，這是為了可以獲得更好的線性度。 偏置及穩(wěn)定性分析用軟件找出 MW6S010N 的偏置電路模型，從 ADS 軟件元件面板中調(diào)出MW6S010N 以及飛思卡爾識別控件，添加了元件之后的原理圖如圖 43 所示， 圖44 穩(wěn)定性掃描原理圖然后仿真，如圖45所示：西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)24圖45 穩(wěn)定因子隨頻率變化曲線 可看到在900MHz時，StabFact1 ，即穩(wěn)定因子K1，功率管在整個帶內(nèi)穩(wěn)定。從仿真結(jié)果可看出，低頻時由于寄生效應(yīng)的影響，K1，可能會發(fā)生振蕩。所以在設(shè)計過程中，要用一些措施對放大器進行處理，使它可以穩(wěn)定的工作。如果穩(wěn)定因子小于1，則晶體管有可能會發(fā)生震蕩，所以要采取一定的穩(wěn)定措施來使晶體管處于穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定措施有很多很多，常用的一種是在晶體管的柵極加入一個小電阻，然而電阻的加入會導致增益和功率的降低，所以可以在電阻上并聯(lián)一個電容來減小損耗，本次穩(wěn)定因子大于1，所以不需要采取穩(wěn)定措施。 輸入輸出匹配阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是成功地設(shè)計射頻功率放大器的關(guān)鍵所在。本文將采用負載牽引法設(shè)計輸入輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。 負載牽引設(shè)計方法在進行阻抗匹配設(shè)計之前，先簡單介紹負載線與共軛匹配的區(qū)別。當不考慮信號源的物理限制時，共軛匹配確實是可以使負載上得到最大功率，我們可以通過共軛匹配獲得最大功率值，但是真正的情況是晶體管常常要受到各種條件的限制和影響。相反，負載線匹配方式則主要考慮到了電路實際工作時可能出現(xiàn)的最極端的情況，即一個信號源的最大承受電壓 和最大輸出電流 。maxVmaxI當一個信號源的輸出電流受到相應(yīng)的限制時，信號源所能輸出的電壓就會很小，負載上的功率也會很??；另外一種情況，當信號源的輸出電壓受到一定的限制西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)25時，信號源所能輸出的電流就會變得很小，負載上的功率相對應(yīng)的也會非常小。在進行功率放大器設(shè)計時，確定通常采用Loadpull曲線來獲得輸出端匹配電路的阻抗值。Loadpull 曲線是輸出功率隨負載阻抗變化的曲線，通過該曲線，即可獲得最大功率輸出時的阻抗點。Loadpull曲線可以通過ADS 的Loadpull仿真獲得。 負載牽引設(shè)計 LoadPull圖46 修改好的Loadpull仿真電路原理圖在ADS中先插入LoadPull模板，將FET模型替換為 MW6S010N模型，然后運用負載牽引法確定LoadPull的范圍，并結(jié)合Smith 圓圖進行匹配，最后生成匹配電路。將匹配電路經(jīng)過仿真，如圖47，48：西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)26圖47 Loadpull仿真 圖48 Sourcepull仿真從仿真結(jié)果中可以看出，功率圓和效率圓都沒有完全顯示，這就需要在仿真前調(diào)整Loadpull 掃描點范圍，Loadpull 掃描參數(shù)確定后再重新仿真。西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)27圖49 待匹配電路圖阻抗匹配電路決定了功率放大器輸出至負載的最大功率，是射頻功率放大器電路設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)，根據(jù)前面的電路圖組成待匹配的電路圖，如圖49所示，輸入和輸出匹配完成之后即可對各項電路參數(shù)進行掃描。 諧波平衡仿真完成所有原理圖電路后，就可以對它性能參數(shù)仿真了，我們采用諧波平衡法仿真，插入諧波平衡仿真模板，對HB仿真控制器對其進行設(shè)置，在 Sweep欄中的Parameter to sweep處填入RFpower，掃描范圍為0～30dBm。如圖410 ：西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)28圖410 HB仿真電路原理圖通過對HB仿真電路圖的仿真，我們可以得到功率放大器的各個參數(shù)曲線，對該電路圖進行仿真：圖411 輸出功率仿真曲線西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)29 圖412 增益壓縮仿真曲線從上面的仿真圖可以看出來，在輸入功率為30dBm時，功率放大器的輸出功率、1dB 壓縮點、附加效率均不符合要求，增益也嚴重偏低。因此，必須對電路進行優(yōu)化設(shè)計，以達到要求。 電路優(yōu)化設(shè)計將匹配電路通過 ADS2022 軟件進行仿真，我們可以用微帶線匹配方式以及LC 元件連接電路兩種電路匹配方式。此次我們設(shè)計此 AB 類功率放大器所使用的是 LC 元件連接電路的匹配方式來進行此次設(shè)計。在原理圖窗口選擇一個優(yōu)化控制器插入原理圖中，此例中我們主要對 進21S行一下優(yōu)化，將輸入匹配的電感和電容分別改為變量值L1和C1 作為優(yōu)化對象，在原理圖中加入一個變量控制器，完成設(shè)置后進行仿真，仿真結(jié)束后自動彈出優(yōu)化后的仿真結(jié)果，如圖413所示，西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)30圖413 優(yōu)化后的仿真結(jié)果21S可以看到功率放大器在900MHz時， ，達到了我們預(yù)先的要求。在原理圖工具欄中將仿真控件和目標全部失效，重新進行掃描即可得到此時的S參數(shù)及諧波掃描結(jié)果，如下圖所示。圖414 輸出功率仿真曲線西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)31圖415 增益壓縮仿真曲線在上圖中的功率放大器最終仿真結(jié)果中，我們可以看到此功率放大器在900MHz時輸出最大功率譜信號，1dB點輸出功率達到 ，增益，完全符合我們之前的要求，達到了預(yù)期的目標。西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)32第五章 全文總結(jié)因為當今通信的飛速發(fā)展，發(fā)射機重要部件之一的功率放大器，其影響越來越明顯，設(shè)計一個性能指標都完美的放大器有著重要的作用，本文當中首先介紹了一些射頻電路中的相關(guān)知識點，然后介紹了功率放大器的類型以及指標參數(shù)，最后通過 ADS2022 仿真軟件對功率放大器進行了穩(wěn)定性分析，共軛匹配與負載線匹配，輸入、輸出阻抗匹配，S 參數(shù)以及諧波平衡仿真等，最終成功設(shè)計出了一個滿足事先指標的 AB 類射頻功率放大器。在功率放大器的設(shè)計中，晶體管的選擇至關(guān)重要，只有對晶體管選擇合適的直流點，才能在后續(xù)的設(shè)計中大到較好的增益和線性度指標。此外，穩(wěn)定性設(shè)計和阻抗匹配決定了功率放大器在系統(tǒng)中所能進行的工作狀態(tài)，這些都是設(shè)計功率放大器的重點，每一步都應(yīng)當按照相應(yīng)的要求完成才行?？傊?，基于 ADS2022 分析并設(shè)計功率放大器，從最后的結(jié)果來看，符合我們事先定下的指標范圍內(nèi)，基本按照要求完成了此次設(shè)計。但是由于本次實驗時間比較倉促及客觀條件的限制，本次設(shè)計的方案只是限于在 ADS 仿真環(huán)境下進行，進行了大量仿真驗證，都是僅僅在實際理論的層次上，而并沒有進行實物的測試。因此，如果在實際應(yīng)用中可能會存在一些我們此前沒有遇到過的問題，如何對這些問題進行解決和處理還需要對其做進一步的改進和完善。西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)33西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)34參考文獻[1] 射頻電路設(shè)計與仿真實例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2022.[2] 射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用[M]北京：人民郵電出版社，2022.[3] 馮新宇，車向前， 射頻電路設(shè)計與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2022(6).[4] 射頻電路設(shè)計與仿真從入門到精通[M].北京：電子工業(yè)出版,2022(11).[5] 陳艷華，李朝輝， 應(yīng)用詳解：射頻電路設(shè)計與仿真[M].北京：人民郵電出版社,2022(9).[6] [M].. 8[7] [M].北京：人民郵電出版社,.[8] 李蓉. 濾波器的設(shè)計與仿真[D]. 西安：西安電子科技大學出版社,2022.[9] [M].,2022.[10] 周希郎. 微波技術(shù)與天線[M].南京：東南大學出版社,.[11] 廖承恩. 微波技術(shù)基礎(chǔ)[M].西安：西安電子科技大學出版社,2022.[12] 雷振業(yè)著射頻 /[13] 張玉興，趙宏飛譯 .[14] 李順一. 射頻功率管的輸入輸出阻抗測量方法測控技術(shù)雜志2022.[15] 孫龍祥，[16] 高建軍. 場效應(yīng)晶體管射頻微波建模技術(shù)[M].. 1[17] 王惠功. 非線性微波、毫米波電路的分析與設(shè)計[M].. 6[18] 張肇儀，.[19] 雷振亞. 射頻/微波電路導論 [M].. 8[20] Raghuvir Tomar, Prakash Bhartia,a simple interstage matching technique for 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)35designing hybrid microwave power amplifier, Microwave Magazine, IEEE, , , , .致 謝忙碌而又充實的大學生活即將結(jié)束了， 在畢業(yè)論文完成之際，向所有指導、幫助過我的老師和同學們表示最誠摯的謝意。首先，非常感謝鄒昕老師對我完成畢業(yè)設(shè)計的指導過程，在完成畢業(yè)論文的過程中，老師對我提供了諸多幫助，使我學到了非常多的知識，使我掌握了研究射頻功率放大電路設(shè)計的方法以及考慮問題解決問題的思路。再者，也要非常感謝大學學習過程中給我?guī)н^課的老師們，老師們的教育對我終身受益，老師們不僅讓我學習到了豐富的知識，還讓我懂得了做人的道理，這一切都令我受益匪淺，必將受用終生。另外，非常感謝大學遇到的這么多同學，大家平時在校園里非常和睦，在一起也非?？鞓?，還有一個宿舍的兄弟們，我們一起走過的日子，也將在我的腦海里留存。四年一晃而過，天下也沒有不散的宴席，在明德的四年是愉快的，今后當我走在社會上我也一直會牢記老師的諄諄教誨，忘不了同學們的無私相助! 這一切的一切，必將成為我一生中的最美好的記憶!西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)36畢業(yè)設(shè)計小結(jié)經(jīng)過幾個月的不斷努力，畢業(yè)設(shè)計終于做完了，想一想這幾個月的經(jīng)歷，真是痛苦并快樂著，我遇到過許許多多的困難，有的時候很小的一步就影響了整個設(shè)計結(jié)果，一個很小的指標都可能影響整個系統(tǒng)，這也就使我后來做設(shè)計的時候每一步自己也都非常仔細認真，不經(jīng)意間這也提高了自己做事的專注度，通過這次設(shè)計畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷，對我的人生經(jīng)歷有很大影響，對自己今后的發(fā)展也非常有好處。四年的時間一眨眼就過去了，回想剛上大學的時候，我還是一個稚氣未脫的小孩子，大學四年過去了，我已經(jīng)二十多歲了，完完全全變成了大人，在大學四年里，遇到過很多讓人記憶深刻的事情，也遇到過一些讓人不是很愉快的事情，這就是生活，生活就是多姿多彩的。說說本次畢業(yè)設(shè)計，剛拿到畢業(yè)論文的時候自己完全沒有頭緒，不知道從哪個方面入手去寫，在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計就是綜合一下大學所學過得只是，但是后來我發(fā)現(xiàn)我的這個想法是錯誤的，畢業(yè)設(shè)計不僅僅是對大學中所學知識的總結(jié)，更是對一個人綜合能力的檢測，這讓我明白了學習是一個長期的過程，在以后的工作中也應(yīng)當不斷的學習，努力完善自己，使自己可以更上一層樓，在這個社會中，只有不斷的豐富自己，才能在社會中穩(wěn)住腳跟，使自己不被社會所淘汰。通過此次畢業(yè)設(shè)計，使我認識到知識必須通過真正的應(yīng)用才能實現(xiàn)它的價值。不要自己以為自己學會了就行了，要真正的學以致用，只有經(jīng)過實踐才能真正的掌握它，最后，在這里非常感謝指導和幫助過我的老師和同學們，尤其是我的導師，鄒昕老師，正是有了老師的幫助，我才能順利完成畢業(yè)設(shè)計，每當遇到不懂的知識時，老師都會不厭其煩的對我進行指導，在此也謝謝老師的辛勤付出。未來的路還很長遠，今后我也盡我最大的力量回報社會。