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射频功率放大器仿真设计详细过程讲解

仿真设计

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本文具体讲述了使用ADS进行射频功率放大器设计时所遇到的各种问题，软件使用等问题，是实际设计中的指南

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射频功率放大器仿真设计

本设计采用 Freescale 的功放管 MRF7S38010H。

一、静态工作点直流扫描

功率放大器设计时，需输出功率、效率、线性度等指标要求选择功放管的工

作状态。本设计根据 datasheet 给出的静态工作点来仿真，为 AB 类，如图 1 所

示。

图 1 静态工作点直流扫描

仿真结果如图 2 所示，静态电流为 162mA，栅极电压为 2.85V。

图 2 静态工作点仿真结果

二、稳定性分析

对于功放来说，稳定性非常重要。不稳定的电路很容易引起功放管自激甚至

损坏。所以，在放大器匹配电路设计的时，首先需要进行稳定性分析和稳定电路

的设计，保证稳定系数 K 在整个频段内大于 1。如果在整个频段内难以做到无条

件稳定，有时只需确保晶体管工作频段以及附近频段的 K＞1 即可。

该功放管的稳定性电路和仿真结果分别如图 3 和图 4 所示。

图 3 稳定性仿真电路原理图

从图 4 的结果来看，在 3.5GHz 以下的频率范围内 K 值基本小于 1，所以该

电路是条件稳定，需要做稳定性措施。

解决稳定性的常用办法是在功放管输入端加入电阻等有损元件来消耗掉过

多的能量，特别是低频部分。输出端一般不加入电阻，以免造成输出功率损失。

在射频输入端口插入电阻和电容组成的并联网络；同时，在栅极端接射频扼流的



传输线，再并联射频去耦电容，最后串联一个稳定电阻，如图 5 所示。此方

法稳定效果好，但增益会降低。具体数值需要通过仿真结果来不断调试。

图 4 稳定性仿真结果

图 5 加入稳定元件后的稳定电路原理图

仿真结果如图 6 所示。从图 6 可见，稳定系数在整个频段内都大于 1。加入

了稳定电路后，整个系统的增益有所降低。

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Hcrown1213

2018-01-07

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