基于负载牵引技术的射频功率放大器设计
负载牵引结果如图3 所示,同一条等高线代表的是相同的输出功率,越趋向于中心点,输出功率越大,最中心点为最大输出功率,这是一个不断收敛的过程。等高线输出功率公式如下:
上式中,Pdelmax 为最大输出功率,contour[6]是软件中自带的等高线函数,由此公式可以得到以Pdelmax 为中心、Pdel_step 为步进的等高线,如图3 所示。
对应于最大输出功率的负载即为最佳负载,由图3 可知,此次设计的功率放大器的最佳负载阻抗为(39.142+j9.092)Ω
接下来设计输出匹配网络使实际负载与最佳负载形成共轭匹配,从而使输出功率最大化,使用Smith 圆图做匹配。
3 整体仿真
输出阻抗匹配网络做完后再做输进匹配网络,将输进阻抗匹配到端口阻抗(50Ω),输进匹配网络的主要目的是要提供够高的增益,这与输出匹配网络是为了达到所要求的输出功率 不同。S 参数中S11 表征输进匹配情况,S21 表示增益,仿真结果如图4 所示,由此可以看 出输进匹配较好且增益基本符合要求。
最后使用增益压缩仿真,得到输进1dB 压缩点约为-9dBm,在1dB 压缩点处的输出功率以及功率附加效率如图5 所示,这种结果满足指标要求。
4 总结
本文描述了5.2-GHz WLAN 的射频功率放大器的设计方法,首先设计放大电路,接着利用负载牵引技术找到能使输出功率最大化的最佳输出阻抗,以此为依据利用ADS 软件中的Smith 圆图设计输出匹配网络,然后再做输进匹配,输进匹配目的是提供够高的增益,最后进行整体优化、仿真,得到增益、输出功率以及功率附加效率(PAE)等性能参数,能够满足系统要求。
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