基于复平面圆图的射频PA分配设计
3.2 仿真结果
本文的仿真中放大器的中心频率选为2.43 GHz,带宽为10 MHz,系统的特性阻抗为50 Ω。采用单支节匹配网络,微带线基板的厚度为O.8 mm,基板的相对介电常数为4.3,基板的相对磁导率为1,基板的损耗角正切为O.001,微带线导体层的厚度为O.03 mm,导体的电导率为5.88×107,微带线表面粗糙度为0 mm。同时,添加输入和输出匹配网络,对放大器的参数进行仿真,本文给出了几组仿真曲线。
放大器输入反射系数dB(S11)-freq的曲线如图2(a)所示,放大器输出反射系数dB(S22)-freq的曲线见图2(b),图2中标记m1和 m4所在的曲线给出了放大器第一种状态;标记m2和m5所在的曲线给出了放大器第二种状态;标记m3和m6所在的曲线给出了放大器第三种状态。由图2可以看出,放大器的第一种状态输入和输出端匹配状态最好,第三种状态输入和输出端匹配状态最差。
放大器增益dB(S21)-freq曲线如图3所示,标记m7所在的增益曲线对应图2的第一种状态;标记m8所在的增益曲线对应图2的第二种状态;标记 m9所在的增益曲线对应图2的第三种状态。由图可以看出,放大器第一种状态的增益最大,第三种状态的增益最小,也即输入和输出端驻波比状态越好,增益越大。
放大器反向隔离dB(S12)-freq曲线如图4所示,标记m10所在的隔离曲线对应图2的第一种状态;标记m11所在的隔离曲线对应图2的第二种状态;标记m12所在的隔离曲线对应图2的第三种状态。由图可以看出,该放大器的隔离良好,输入和输出端的驻波比状态越差,隔离越好。
放大器噪声系数nf-freq曲线如图5所示,标记m13所在的噪声系数曲线对应图2的第一种状态;标记m14所在的噪声系数曲线对应图2的第二种状态;标记m15所在的噪声系数曲线对应图2的第三种状态。由图可以看出,噪声系数受到反射系数的影响,反射系数越小,噪声系数越大。
4 结语
本文基于复平面圆图提出了一种小信号时射频放大器的分配方案,分析了射频放大器的特性,给出了增益、驻波比和噪声系数单项参数达到最优的条件,提出了一种参数分配方法。仿真结果表明,输入和输出匹配网络可以带来等效增益,驻波比越小,增益越大,随驻波比的减小,噪声系数增大,在失配受限时,减小增益会降低噪声系数。本文提出的分配方案是非常实际的问题,并可为其他射频放大器设计提供参考。
- 射频放大器复调制性能设计(01-12)
- 新型射频仪器推动物联网测试发展(03-13)
- 1.9GHz基站前端射频LNA仿真与实现(07-07)
- 输出匹配电路决定功率放大器设计性能(08-14)
- 阻抗匹配网络和阻抗变换器(07-04)
- 手持设备天线选用原则(05-22)