基于ADS的功率放大器设计实例与仿真分析二

2.3 输入/输出匹配设计

　　确定静态工作点和稳定电路后，需要对晶体管的输入和输出进行匹配设计，在本例功率放大器的设计中，出发点是输出大功率，一般是让晶体管工作在其额定输出状态，为了使器件工作在最佳状态，采用负载牵引和源牵引相结合的方法来设计输入/输出匹配网络。

　　通过在ADS中进行负载牵引和源牵引仿真找出在输出最大功率时的最佳阻抗。

　　首先，进行负载牵引仿真找出最佳负载阻抗来设计输出匹配电路，负载牵引仿真原理图如图6所示，仿真结果如图7所示。

　　图6 负载牵引仿真原理图

　　图7 负载牵引仿真结果

　　由图7可以得到在输出功率最大时，负载的最佳阻抗为3.004-j1.849，根据该阻抗值，采用分布参数与集总参数混合匹配的方法来设计输出匹配电路。

　　然后，将设计完成的输出匹配网络加入到功率放大电路中进行源牵引仿真，源牵引仿真的原理图与负载牵引图相似，源牵引仿真结果如图8所示。

　　图8 源牵引仿真结果

　　从源牵引仿真结果得到，在最大功率输出时源阻抗为11.503-j13.802;根据该阻抗值，采用与输出匹配网络相同的方法，利用Smith圆图进行源端的匹配设计，最后根据要求指标进行优化，使得放大器的增益和输出功率更加符合设计要求，经过优化后的功率放大电路如图9所示，仿真结果如图10所示。

　　图9 优化后的功率放大电路图

　　图10 功率放大器仿真结果图

　　通过最后仿真图可以得到在2.6GHz时，输入功率为19dBm 时，输出功率为38.318dBm，即能够达到6.5W的输出功率。小于功放的1dB压缩点，功率增益为19dB左右，效率达到45%左右，满足设计指标的要求。

　　3 结 论

　　本文提出了利用负载牵引和源牵引相结合的方法设计功率放大器，可以快速设计既满足输出功率又满足附加效率要求的方法，因此可以简化设计流程，极大地方便和加快产品的开发，而且对于射频工程师来讲，利用EDA软件辅助设计是极为重要的，可以大大减少工程师的工作量，并能提高工作效率，降低成本。