基于ADS的功率放大器设计与仿真[图]
ADS在放大器设计仿真中简单应用
ADS在放大器设计仿真中的简单应用摘要:本文以单个放大器设计为例,简述了agilent公司的ads 软件在放大器设计中的应用。
关键词:放大器阻抗匹配中图分类号:tn72 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2011)06(b)-0104-021 引言现今操作微波eda设计软件是每个微波设计师必须掌握的基本技能。
ads——advanced design system,是美国agilent公司所开发的电子设计自动化软件,功能强大,仿真手段丰富多样,并可对设计结果进行优化,其快速的计算功能,大大提高了设计功率,是非常优秀的微波电路设计工具。
它的版图计算功能和建模功能,能够比较精确地对放大器的匹配电路进行计算和优化。
本文以单个放大器设计为例,简述了agilent公司的ads软件在放大器设计中的应用。
2 放大器的电路设计本文中所例举的放大电路,频率范围(7.0～7.5ghz),增益14db以上。
设计选取excelics公司生产的epa018a-70功率场效应管。
2.1 稳定性仿真任何放大器在匹配之前,都需要稳定性仿真,目的是防止放大器自激,本文由于篇幅有限,不对自激的相关定义进行介绍。
ads提供了稳定性仿真的工具,在s参数仿真工具栏中,有k因子仿真,输入稳定圆仿真,输出稳定圆仿真等等。
建立一个双端口基本仿真电路,对所需仿真的器件,调用其s参数,输入输出皆设定为50ω。
调用返回稳定系数的模块可以得到稳点系数,结果见表1。
由表1可知,仿真结果是在频带内k<1,放大管不稳定。
所以要在电路中加入稳定电路,让放大器变成稳定。
比较简单的方法是在输入电路中并联一个电阻和一个电容到地,能比较有效地改善稳定,但是会牺牲部分增益。
电阻和电容的值可以用优化来进行微调,加入稳定电路后使放大器在频带内稳定。
仿真的时候要注意因为在频率较高,把电阻电容焊接所需的焊盘加入仿真。
仿真结果见表2。
2.2 偏置电路一般砷化镓放大管多为正负电压分别为栅极和漏级供电,偏置电路可以采用四分之一波长的高阻线,配合1/4波长的扇形微带结构滤波。
基于ADS的基站功率放大器仿真实现[图]
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基于ADS的基站功率放大器仿真实现[图]摘要：为了加快功率放大器的设计并降低网络运营成本提高网络质量，文中在详细分析基站功率放大器技术要求的基础上，主要论述了基站功率放大器的设计参数和仿真过程，提出了一种利用ADS 软件进行功放仿真和设计的方法。
利用该方法对中心频率为1960MHz 基站功放的功率增益、功率附加效率、三阶互调等参数进行了仿真和设计，同时和测试结果进行了比较。
结果表明利用该方法设计基站功放是可行的。
1 引言随着功放技术、基带处理技术与射频拉远等技术的重大突破，基站性能大幅度提高，现已经进入了新一代3G 基站时代。
移动网络在实际使用过程中，由于地形环境的影响很多基站并未达到预期的效果。
为了改善网络覆盖，通常有三种方法：①添加基站，覆盖盲区；②增设直放站，延伸并扩大原基站信号，以增强信号覆盖；③在原有的网络设备基础上，通过提高基站的发射功率扩大覆盖范围。
基站功放就是一种通过提升基站发射功率来优化网络覆盖的解决方案。
加装基站功放后，基站输出功率、有效覆盖面积增加，因此覆盖一定区域的基站数量可以减少。
文中就是在这种背景要求下，以飞思卡尔半导体的LDMOS 晶体管-MRF6S19060N 为例，在ADS 环境下仿真设计了一个应用在1930 ~ 1990MHz 基站的功率放大器。
基站功放属于大信号放大器，输入功率和可控衰减范围大、三阶交调抑制比要求高等都是基站功放设计的难点。
文中针对以上问题提出了单双音信号分别输入的仿真方法并给出了设计步骤，最后和测试结果进行了比较。
仿真结果与测试结果的一致性说明了仿真的有效性。
2 基站功率放大器的技术要求作为优化网络信号覆盖的一种解决方案，基站功率放大器（加塔顶放大器）具有较高的实用价值。
基站功放作为基站射频信号的输出必须保证其输出信号满足移动通信系统的技术规范对空中射频信号的所有技术要求。
主要有以下几个方面的要求：（1）输出功率。
输出功率应符合通信系统基站发射功率等级要求。
基于ADS高效率微波功率放大器设计
Ｖ０ ．０ １２
电 子 设 计 工 程
Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｔｏ ｉ ｓｇ ｇｎ ｅ ｉ ｇ
２１ ０ ２年 １ ０月
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基才 Ａ Ｓ高效率微波功率放 大器设计 Ｄ
胡 小 军
（ 电子 科 技 大 学 四川 成 都 ６ ０ ５ ） １０ ４ 摘 要 ： 于 Ａ Ｓ软 件 ， 取 合 适 的 静 态 直 流 工作 点 ， 用 负 载 牵 引 法 得 到 Ｌ ＭＯ 基 Ｄ 选 采 Ｄ Ｓ晶体 管 Ｂ Ｆ Ｇ ２ １ ０的输 出和 输 放 大 器设 计 。 按 上 述 确 定 好 的最 佳 静 态 直 流 工 作 点 设 置 好 电 路 ， 后 然 基 于 Ａ Ｓ软 件 中 Ｌ ａ — ｕｌＰ Ｅ对 该 偏 置 好 Ｂ Ｆ Ｇ ２ ｌ０ Ｄ ｏｄ Ｐ ｌ Ａ — Ｌ７ ２Ｌ３
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Ｌ＝７ｍｍ １
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图 ２ 输 出 匹 配 网 络 仿 真 原 理 图
《2024年基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》范文
《基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》篇一一、引言射频功率放大器（RF Power Amplifier，简称RPA）是无线通信系统中的关键部件，广泛应用于手机、电视、卫星通信等无线通信领域。
因此，设计和仿真射频功率放大器是无线通信技术领域的重要研究内容。
本文将介绍基于ADS（Advanced Design System）的射频功率放大器设计与仿真过程，以期为相关研究提供参考。
二、设计目标与要求在设计射频功率放大器时，需要明确设计目标与要求。
首先，根据应用场景和系统需求，确定射频功率放大器的频段、输出功率、增益、效率等关键指标。
其次，考虑到射频功率放大器的工作环境，需要具备良好的稳定性和可靠性。
最后，在满足性能要求的前提下，还需考虑成本、体积等因素。
三、ADS软件介绍ADS是一款功能强大的电子设计自动化软件，广泛应用于射频、微波和毫米波电路的设计与仿真。
在射频功率放大器的设计与仿真过程中，ADS提供了丰富的电路元件模型、仿真算法和优化工具，可有效提高设计效率和仿真精度。
四、射频功率放大器设计与仿真1. 电路拓扑结构设计根据设计要求，选择合适的电路拓扑结构。
常见的射频功率放大器电路拓扑结构包括共源极、共栅极、推挽式等。
在ADS中，可以建立相应的电路模型，对不同拓扑结构进行仿真与比较，以确定最优的电路拓扑结构。
2. 元件参数选择与优化在确定了电路拓扑结构后，需要选择合适的元件参数。
这些参数包括晶体管、电容、电感、电阻等元件的数值。
在ADS中，可以通过仿真实验，对元件参数进行优化，以获得最佳的电路性能。
3. 仿真与分析利用ADS的仿真功能，对设计的射频功率放大器进行仿真与分析。
通过观察仿真结果，分析电路的性能指标，如增益、输出功率、效率、稳定性等。
根据仿真结果，对电路进行进一步的优化和调整。
五、实验结果与讨论在完成射频功率放大器的设计与仿真后，需要进行实验验证。
通过实际测试，对比仿真结果与实验结果，分析误差原因。
基于ADS的功率放大器设计实例与仿真分析
基于ADS的功率放大器设计实例与仿真分析基于ADS（Advanced Design System）的功率放大器设计实例与仿真分析，可以从功率放大器的设计步骤、ADS的使用方法以及仿真分析结果等方面进行详细阐述。
以下是一个关于微带带通滤波器的功率放大器设计实例与仿真分析的论述。
第一步是设计微带带通滤波器，该滤波器会被用作后续功率放大器的输入端。
为了实现滤波器的设计，可以使用ADS中的电路设计工具。
首先，根据输入信号的频率要求和滤波器的通频带范围，可以设置滤波器的中心频率和带宽。
然后，可以选择合适的滤波器拓扑结构，如二阶椭圆滤波器或Butterworth滤波器等。
接下来，可以计算并选取滤波器所需的阻抗、电感和电容等元件数值。
最后，将设计好的滤波器电路进行布线，并进行仿真分析。
接下来是功率放大器的设计。
在滤波器的输出端，接入功率放大器电路。
首先，可以选择适当的功率放大器拓扑结构，如BJT放大器、MOSFET放大器或GaAsHEMT放大器等。
然后，根据输出信号要求和功率放大器的增益、线性度要求，可以计算并选取合适的偏置电流和工作电压等参数。
接下来，根据电路的参数和设计需求，可以进行功率放大器电路的分析和调整。
通过调整各个参数和拓扑结构，可以获得较好的功率放大器的设计效果。
在进行功率放大器的AD仿真时，将滤波器和功率放大器电路进行连接，并将输入信号的频率与幅度设置为所需的值。
可以通过修改电路参数，如管子的偏置点、交叉点的电阻等，来观察功率放大器在不同工作条件下的性能表现，并且可以分析功率放大器电路的输入输出特性、增益、功率效率等指标。
如果发现电路存在问题或者不满足设计需求，可以通过改变电路的参数、调整滤波器的结构等方式进行优化，再次进行仿真分析。
最后，根据仿真结果，可以对功率放大器进行性能评估和分析。
通过比较仿真结果与设计要求，可以判断设计的功率放大器是否满足预期的性能指标。
如果仿真结果不理想，可以进行参数调整、电路优化等方法来改善电路性能。
基于ADS的功率放大器设计实例与仿真分析
基于ADS的功率放大器设计实例与仿真分析功率放大器是一种常见的电子设备，用于放大低功率信号到较高功率输出。
在本文中，我们将基于ADS软件对功率放大器进行设计实例和仿真分析。
设计目标：设计一个用于射频信号放大的功率放大器。
设计的功率放大器需要满足以下要求：1.工作频率范围在1GHz到2GHz之间；2.输出功率为10W，并保持高线性度。
设计流程：1.选择合适的功率放大器类型；2.搭建电路设计原型；3.仿真分析电路的性能；4.优化设计以满足要求；5.制备和测试原型电路。
选择功率放大器类型：功率放大器有多种类型，包括B级、C级和D级。
根据设计要求，我们选择D级功率放大器，因为它能够提供较高的效率和较好的线性特性。
搭建电路设计原型：使用ADS软件搭建功率放大器电路原型。
我们选择HEMT晶体管作为放大器的活性器件，并添加适当的匹配电路，并进行偏置设计。
电路包括输入匹配网络、输出匹配网络和偏置电路。
输入匹配网络用于将输入端口与源混频器或射频信号源匹配，输出匹配网络用于将输出端口与负载匹配，偏置电路用于为晶体管提供合适的工作偏置。
仿真分析电路性能：使用ADS软件进行电路的射频参数仿真。
通过检查电路的S参数和功率输出特性，可以评估电路的性能。
确认电路在给定频率范围内具有良好的回波损耗和传输系数，并且能够提供满足要求的输出功率。
优化设计：基于仿真结果，对电路进行优化设计以满足要求。
这可能涉及调整匹配电路的元件值和尺寸以提高回波损耗，以及调整偏置电路以提供更好的工作点。
制备和测试原型电路：基于优化设计的结果，制备并测试原型电路。
在测试中，记录电路的实际性能，如功率输出、功率增益和效率，并与仿真结果进行比较。
如果实际性能与设计要求相符，那么原型电路可以被认为是成功的。
通过以上设计流程，我们能够设计和优化出满足要求的功率放大器电路。
通过ADS软件的仿真和实验测试，我们可以验证电路的性能，并作出进一步的改进。
这种设计过程可以应用于其他功率放大器的设计，以满足不同的需求和应用场景。
基于ADS微波功率放大器设计与仿真
本文通过 设计一个 应用在 ＷＣ Ｍ Ｄ Ａ基站 中的末级 功率放 大
器 ， Ａ Ｓ环境 下演 示 了如 何利 用负 载牵 引和 源牵 引相结 在 Ｄ 合方法 ， 在功率放大器输入输出匹配 网络 的设 计过程 中去解 决功率放大器 的这个 设计 难点 。并对 设计完 成 的功 率放
（ ｃｏｌ ｆ ｌｃ ｃ ｎ ｆｒ ａ ｏ ｎｉｅｒ ｇ ｉｏｉｇ ｅｈ ｉ ｌ ｎ ｅｓｙ ｕｕａ ｉ ｎｎ ２ １５ Ｃ ｉ ） Ｓｈｏ ｏ Ｅｅｔ ｓａｄＩ ｏｍ ｔ ｎＥ ｇ ｅ ｎ ，Ｌａｎｎ ｃ ｎ ａ Ｕ ｉ ｒｉ ，Ｈ ｌｄｏＬ ｏ ｉ １５０ ， ｈｎ ｉ ｒ ｎ ｉ ｎ ｉ Ｔ ｃ ｖ ｔ ａ ｇ ａ
路。从仿真结果可 以得出 Ｐ Ａ的输出功率和效率都满 足设计要求 ， 证明方法能够很好地解决输 出功率和效率的折中问题 ， 对 Ｐ Ａ的设计 有着重要 的参考价值 。 关键词 ： 功率放大器 ； 输出功率 ； 功率附加效率 ； 驻波 比
中 图分 类 号 ：Ｎ ２ Ｔ ７２ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
ａ ｃ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔｏ ｅ ｓ ｅ ｉ ｅ Ａ ，Ｓ ｉ ｔ ｏ ａ ｏ ｖ ｈｓ ｐ ｏ ｌｍ ｃ ｅ ｔｒ ｎ ａ ｎ ｉ ｏｔ ｔ ｅｅ — ｎ ｅｒｑ ｉ ｅ ｎ ｆｔ ｐ ｃｆ ｄ Ｐ ｈ ｉ Ｏｔ ｓｍｅ ｈ ｄ ｃ ｎ ｓ ｌｅ ｔ ｉ ｒ ｂｅ ｍｕ ｈ ｂ ｔ ，ａ ｄ ｈ ｓａ ｈ ｅ ｍｐ ｒ ｆｒ ｎ ａ ｒ
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《2024年基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》范文
《基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》篇一一、引言随着无线通信技术的不断发展，射频功率放大器（RF Power Amplifier, 简称PA）作为无线通信系统中的关键组件，其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。
因此，设计一款高性能的射频功率放大器显得尤为重要。
本文将介绍一种基于ADS（Advanced Design System）的射频功率放大器设计与仿真方法，以期为相关领域的研究者提供一定的参考。
二、射频功率放大器设计基础射频功率放大器设计涉及到的基本原理包括功率放大器的类型、工作原理、性能指标等。
在设计中，需要考虑到功率放大器的线性度、效率、稳定性以及可靠性等因素。
常见的功率放大器类型包括A类、B类、AB类以及D类等，不同类型具有不同的优缺点，需要根据具体应用场景进行选择。
三、ADS软件在射频功率放大器设计中的应用ADS是一款功能强大的电子设计自动化软件，广泛应用于射频电路、微波电路以及高速数字电路的设计与仿真。
在射频功率放大器设计中，ADS可以帮助我们完成电路原理图的设计、仿真分析以及版图绘制等工作。
通过ADS软件，我们可以快速地建立功率放大器的电路模型，并进行仿真分析，以验证设计的正确性和可行性。
四、基于ADS的射频功率放大器设计与仿真流程1. 确定设计指标：根据应用需求，确定射频功率放大器的设计指标，如工作频率、输出功率、增益、效率等。
2. 电路原理图设计：利用ADS软件，根据设计指标进行电路原理图的设计。
包括选择合适的晶体管、电容、电感等元件，并确定其参数值。
3. 仿真分析：对设计的电路原理图进行仿真分析，包括直流扫描、交流小信号分析以及大信号分析等。
通过仿真分析，我们可以得到功率放大器的性能参数，如增益、效率、谐波失真等。
4. 版图绘制与优化：根据仿真结果，对电路原理图进行版图绘制。
在版图绘制过程中，需要考虑元件的布局、走线等因素，以减小寄生效应对电路性能的影响。
同时，还需要对版图进行优化，以提高电路的性能。
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基于ADS的功率放大器设计与仿真[图]
0 引言
随着无线通信技术的发展，无线通信设备的设计要求也越来越高，功率放大器作为发射机最重要的部分之一，它的性能好坏直接影响着整个通信系统的性能优劣，因此，无线系统需要设计性能良好的放大器。
通过采用EDA工具软件进行电路设计可以掌握设计电路的性能，进一步优化设计参数，以达到加速产品开发进程的目的。
本文仿真设计采用恩智浦半导体的LDMOS晶体管BLF6G27-10G，该晶体管工作频段在2500～2700 MHz之间，直流28V供电。
具有很好的线性度，它采用特殊工艺，具有良好的热稳定度。
同时使用EDA软件，利用负载牵引和源牵引相结合的方法进行设计，使其输出功率在频率为2.6GHz时达到6.5W。
1 功率放大器的相关设计理论
对于任何功率放大器，它必须在工作频段内是稳定的，同时它应该具有最大的输出功率和最佳的输出效率，因为输出功率决定了通信距离的长短，其效率决定了电池的消耗程度及使用时间。
在功放的匹配网络设计中，需要选择合适的源阻抗和负载阻抗，而他们的选择和功率放大器的稳定性、输出功率、效率以及增益息息相关。
1.1 稳定准则
稳定性是指放大器抑制环境的变化(如信号频率、稳定、源和负载等变化时)，维持正常工作特性的能力，一个微波管的绝对稳定条件是：
在选定的晶体管的工作条件下若满足K>1，则此时放大器处在绝对稳定状态，若不满足此条件，则需进行稳定性匹配电路的设计。
1.2 功率增益
放大器的功率增益(Power Gain)有几种不同的定义方式，在这里只介绍工作功率增益，这是设计时较为关心的量，它定义为负载吸收的功率与放大器的输入功率之比。
1.3 功率附加效率(PAE)
功率附加效率是指射频输出功率和输入功率的差值与供给放大器的直流功率的比值，它既反映了直流功率转化为射频功率的能力，又反映了放大射频功率的能力。
1.4 1dB功率压缩点(P1dB)
当晶体管的输入功率达到饱和状态时，其增益开始下降，或者称为压缩。
1dB压缩点为放大器线性增益和实际的非线性增益之差为1dB的点，换句话说，它是放大器增益有1dB压缩的输出功率点。
2 设计步骤
2.1 静态工作点的确定
在晶体管的Datasheet中，给出了漏极(D)的工作电压和电流，因此，需要通过仿真和测试得到栅极(G)电压。
在ADS中导入BLF6G27-10G的模型库，建立直流仿真电路，图1就是通过对晶体管BLF6G27-10G进行直流仿真所获得的伏安特性曲线。
与BLF6G27-10G的Datasheet给出数据相比，本例所仿真出来的静态工作点和Datasheet给出数据较接近，并且得到了栅极电压(VGS=1.8V)，因此这样晶体管的静态工作点就确定了。
2.2 稳定性分析和偏置电路
要使晶体管可靠的工作，必须使晶体管在工作的频段内稳定。
这一点对于射频功放是非常重要的，因为它可能在某些工作频率和终端条件下有产生振荡的倾向。
因此要对功率管BLF6G27-10G在ADS的环境中进行稳定性分析，在ADS元件面板中调出扼流电感DC_Feed和
隔直电容DC_Block，其中DC_Feed阻止高频信号通过，而DC_Block则是阻止直流信号通过。
建立稳定性分析的原理图，仿真结果。
由仿真结果图可得在低频段功率管处于不稳定状态，即满足K<1，因此必须添加稳定性措施，稳定措施有很多种，在本设计中，选用并联的电阻和电容串接在输入端口，此方法容易实现，而且稳定效果很好。
同时参考BLF6G27-10G的Datasheet，进行偏置电路设计，最后所得电路图，仿真结果。
由图5可得，在加入稳定措施和偏置电路后。
功率管在很大的频率范围内都处于绝对稳定(K>1)，这样就可以进行下一步设计了。
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，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。
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，仿真结果。
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。