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PA设计方法.pdf

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用ADS设计 功率放大器 EEsof Cheng-cheng, Xie Application Engineer Page 1 EEsof,Cheng-cheng,Xie Feb,16,2006
主要内容: • PA的主要指标 • DC分析 • 偏置电路的建立 • 稳定性分析 • 输入输出匹配电路设计 • 优化设计 • Layout • PI4DQPSK 调制下测试ACPR Page 2 EEsof,Cheng-cheng,Xie Feb,16,2006
PA的主要指标 • 工作频带 • 稳定性 • 输出功率 饱和功率(Psat) 稳定系数K 1dB压缩点输出功率(P-1) • 增益、增益平坦度 • 效率 功率效率 射频输出功率 − 射频输入功率 直流输入功率 EEsof,Cheng-cheng,Xie Feb,16,2006 =addη 功率附加效率 三阶交调系数IM3 五阶交调系数IM5 二次、三次谐波 ACPR AltCPR (Alternate CPR) • 线性度 • 输入输出驻波比 Page 3
指标实例 • 输出功率: 50 W(47dBm) • 输入功率 : 1 W • 效率 (η) > 50% • 二次谐波抑制:40dBC • 偏置电压: 28 V • 选用放大器: MRF9045M Page 4 EEsof,Cheng-cheng,Xie Feb,16,2006
DC仿真 FET Curve Tracer V_DC SRC1 Vdc=VDS Var Eqn VAR VAR1 VDS =0 V VGS =0 V I_Probe IDS V_DC SRC2 Vdc=VGS VJ FSL_MRF_MET_MODEL MRF1 MODEL=MRF9045M PARAMETER SWEEP DC FSL_TECH_INCLUDE ParamSweep Sweep1 SweepVar="VGS" SimInstanceName[1]="DC1" SimInstanceName[2]= SimInstanceName[3]= SimInstanceName[4]= SimInstanceName[5]= SimInstanceName[6]= Start=2.5 Stop=5.0 Step=0.1 DC DC1 SweepVar="VDS" Start=0 Stop=28*2 Step=0.1 Disp Temp DisplayTemplate disptemp1 "FET_curve_tracer" FSL_TECH_INCLUDE FTI 设置需要的Vg、 Vd扫描范围 Page 5 EEsof,Cheng-cheng,Xie Feb,16,2006
DC仿真 i e n L _ d a o L , i . S D A I 5 4 3 2 VDsat 1 0 IQ m3 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Eqn Pout=50 Eqn Vsat=indep(VDsat) Eqn Vq=indep(IQ) Eqn Vmax=indep(m3) Eqn Imin=m3 Eqn Iq=IQ VDS Eqn RL=0.5*((Vq-Vsat)**2)/Pout VDsat VDS= 0.600 IDS.i=0.562 VGS=3.800000 IQ VDS= 28.000 IDS.i=0.717 VGS=3.800000 m3 VDS= 33.000 IDS.i=0.055 VGS=3.100000 Eqn Load_Line=(Vmax-VDS)/RL+Imin Eqn Pq=Iq*Vq Pq RL 20.089 7.508 从负载曲线可以看出,此 放大器工作于AB类。 Page 6 EEsof,Cheng-cheng,Xie Feb,16,2006
按DC仿真结果添加偏置电路、封装放大器 MLIN TL20 Subst="MSub1" W=63.668898 mil L=100 mil MLIN TL21 Subst="MSub1" W=63.668898 mil L=100 mil Port P3 Num=3 sc_spr_293D_A025_X9_19960828 C19 PART_NUM=293D474X9025A2 0.47uF sc_mrt_MC_GRM40C0G050_D_19960828 C20 PART_NUM=GRM40C0G100D050 10pF sc_mrt_MC_GRM40C0G050_J_19960828 C25 PART_NUM=GRM40C0G330J050 33pF sr_avx_CR_10_K_19960828 R13 PART_NUM=CR10-150K 15 Ohm MLIN TL1 Subst="MSub1" W=63.670079 mil L=2194.444882 mil sc_mrt_MC_GRM40C0G050_J_19960828 C8 PART_NUM=GRM40C0G330J050 33pF Port P2 Num=2 VD Port P1 Num=1 sc_mrt_MC_GRM40C0G050_J_19960828 C7 PART_NUM=GRM40C0G330J050 33pF sc_mrt_MC_GRM40C0G050_J_19960828 C3 PART_NUM=GRM40C0G330J050 33pF VG VJ sr_avx_CR_10_K_19960828 R12 PART_NUM=CR10-680K 68 Ohm FSL_MRF_MET_MODEL MRF1 MODEL=MRF9045M TSNK=25 RTH=-1 CTH=-1 MLIN TL22 Subst="MSub1" W=63.668898 mil L=100 mil MLIN TL23 Subst="MSub1" W=63.668898 mil L=100 mil sl_tok_LL2012-F_J_19960828 L2 PART_NUM=LL2012-F82NJ 82 nH Port P4 Num=4 sc_spr_293D_A025_X9_19960828 C24 PART_NUM=293D474X9025A2 0.47uF sc_mrt_MC_GRM40C0G050_D_19960828 C23 PART_NUM=GRM40C0G100D050 10pF sc_mrt_MC_GRM40C0G050_J_19960828 C17 PART_NUM=GRM40C0G330J050 33pF MSub MSUB MSub1 H=33.6 mil Er=4.2 Mur=1 Cond=5.8E+08 Hu=3.9e+034 mil T=2.8 mil TanD=0.002 Rough=0 mil Page 7 MRF9045M_AMP X4 EEsof,Cheng-cheng,Xie Feb,16,2006
稳定性测试 VDD VGG MRF9045M_AMP X1 P_1Tone PORT1 Num=1 Z=50 Ohm P=polar(dbmtow (-60),0) Freq=fss S-PARAMETERS FSL_TECH_INCLUDE S_Param SP2 Start=1 MHz Stop=3000 MHz Step=1.0 MHz FSL_TECH_INCLUDE FTI StabFact StabMeas Mu MuPrime StabFact StabFact1 StabFact1=stab_fact(S) StabMeas StabMeas1 StabMeas1=stab_meas(S) Mu Mu1 Mu1=mu(S) MuPrime MuPrime1 MuPrime1=mu_prime(S) 两组稳定性判定函 数任取一组即可 Term R3 Num=2 Z=50 Ohm VDD I_Probe IDD V_DC SRC1 Vdc=VDS VGG I_Probe IGG Var Eqn V_DC SRC2 Vdc=VGS VAR VAR3 VDS =28 V VGS =3.8 V Page 8 EEsof,Cheng-cheng,Xie Feb,16,2006
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