射频功放的建模

建模结果如图3~ 6所示， 图3是输入功率为6. 5 dBm和- 6. 5 dBm 时， 稳态输出电压的结果。

图 4是利用输入功率为7. 5 dBm 时模型得到的时域数据，选取一个周期的输出电压数据做FFT 变换， 得到电压信号频谱，对基波及二到五次谐波电压分别计算功率谱， 并与ADS仿真得到的频谱进行比较。图5和图6 所示为利用模型数据计算得到的功率压缩曲线和功率增益曲线与ADS仿真值的比较。

图3 稳态输出电压曲线

图4 频谱的模型计算值与仿真值的比较

图5 功率压缩曲线

图6 增益压缩曲线

从图中的结果可以看出， 模糊逻辑模型计算的结果与功放电路模型仿真结果拟合的非常好。

所需的输出功率以及功率增益可以通过公式( 8) ~ ( 10)所示的方程求得:

Vout [ 1]为基波项， sqr为取平方函数， mag为取基波的幅度的函数，电压是峰值因此平方后要除以2，负载接50Ω，接下来对括号里计算的结果取10倍的对数并加30便转化成单位为dBm 的输出功率。

4 结论

( 1)该文用模糊神经网络结构，将功放电路经过HB仿真后得到的数据转换到时域并且建立了稳态模型，模型在频域中计算得到了功放的频谱特性， 功率压缩特性和增益压缩特性，充分反映了供方的非线性特性。其中模型计算得到的基波功率与仿真值拟合得很好， 其他次谐波的功率值则与仿真值略有偏差。

另外考虑了输入信号为双音信号以及调制信号条件下对电路的建模， 进一步分析该模型结构在这些条件下用于建模的结果， 结果基本是满意的，但是也出些了少数点的偏差，因此模型的精度还有待完善。

( 2)输入双音信号， 对电路进行双音平衡仿真，观察电路的互调失真特性。选用双音平衡仿真得到的输入和输出电压数据，利用上述模型结构进行建模。改变输入功率P1和P2以及主频率得到20组输入输出电压值作为训练数据。P1和P2，-24~ -20dBm，间隔1 dBm; 主频率选择2 45 GHz和2 25 GHz。

测试数据选择2 45 GHz下， P1 - 19 dBm、P2 - 23dBm输入输出电压数据。建模结果如图7所示。比较得知， (点线代表模型计算值， 实线代表实际仿真值)模型拟合的效果还是不错的。

( 3)在ADS仿真电路里运用CDMA 调制信号源， 给功放电路加入调制信号， 进行包络仿真， 可以抽取输入信号和输出信号Rea l part和Im part的信息。通过改变输入信号的功率大小获得10组输入输出Rea l part的数据作为训练数据( - 9~ 9 dBm，间隔2 dBm) ， 每组训练数据采样300个点。测试数据选取输入功率为4. 5 dBm 下的一组数据。运用上述方法建模，结果如图8所示。同理，可以提取10组Im part的数据作为训练数据进行建模， 结果如图9所示。通过比较，模型计算结果与实际值基本上是吻合的， 其中有少许几个点出现偏差。

图7 双音信号输入条件下电路输出波形

图8 输入功率4. 5 dBm 输出实部波形

图9 输入功率4.5dBm 输出虚部波形