毕业论文：基于ADS软件的微波功率放大器的设计与仿真.doc文档59页原创精品

的物理意义是插入放大器后负载可能得到的最大功率是无放大器时可能得到的最大功率的多少倍。

而实际放大器在输入输出端不见得是共扼匹配的。

只是表示放大器功率增益的种潜力。

当在输入端口满足共扼匹配时，达到最大值。

微波放大器设计都要设计输入输出匹配电路析频域仿真分析和电磁仿真分析，并可以与其他软件进行连接第二章微波放大器的基本原理在微波放大器的设计中，从原则上讲都是希望提高放大器的增益。

为使放大器能可靠地工作防止自激也是设计成败的关键所在。

所以增益和稳定性在放大器的没计中都是着重需要考虑的问题，这两个问题都有普遍意义。

噪声在微波放大器的设计中是力求避免的，尽管在有的放大器的设计中不是主要考虑的技术参数，但也是性能优良为上，是放大器设计中值得重视的问题。

噪声在微波放大器的设计中是力求避免的，尽管在有的放大器的设计中不是主要考虑的技术参数，但也是性能优良为上，是放大器设计中值得重视的问题。

所以增益和稳定性在放大器的没计中都是着重需要考虑的问题，这两个问题都为使放大器能可靠地工作防止自激也是设计成败的关键所在。

部分内容简介大型公司中逐渐推广使用，是非常值得学习的软件。

软件支持所有类型射频电路设计，包括时域电路设计频域电路设计电路布局设计和通信系统设计，同时提供各种电路的时域仿真分析频域仿真分析和电磁仿真分析，并可以与其他软件进行连接第二章微波放大器的基本原理在微波放大器的设计中，从原则上讲都是希望提高放大器的增益。

为使放大器能可靠地工作防止自激也是设计成败的关键所在。

所以增益和稳定性在放大器的没计中都是着重需要考虑的问题，这两个问题都有普遍意义。

噪声在微波放大器的设计中是力求避免的，尽管在有的放大器的设计中不是主要考虑的技术参数，但也是性能优良为上，是放大器设计中值得重视的问题。

微波放大器设计都要设计输入输出匹配电路，所以在本章后面对输入输也匹配网络的几种主要形式进行了研究。

微波功率放大器的增益微波放大器增益包括实际功率增益资用功率增益传输功率增益。

增益中的参数在晶体管这个二端口网络中的含义如图所示。

实际功率增益其中是负载吸收功率，即实际到达负载的功率，是送进微波放大器输入端的功率，是负载反射系数，是功率管的参数，以下相同。

从中可见实际功率增益只与功率管参数和负载阻抗有关，而与输入端口的匹配程度无关。

应用式便于研究负载变化对功率放大器的影响。

资用功率是放大器的输出资用功率，即在放大器的匹配负载上能够获得的功率，也是放大器在信源阻抗下的最大输出功率值。

是信源的资用功率，即信源的最大输出功率。

是源反射系数。

可见资用功率增益只与晶体管参数和信源阻抗有关，而与输出端口的匹配程度无关。

应用式便于研究信源阻抗变化对放大器功率增益的影响。

的物理意义是插入放大器后负载可能得到的最大功率是无放大器时可能得到的最大功率的多少倍。

而实际放大器在输入输出端不见得是共扼匹配的。

只是表示放大器功率增益的种潜力。

当在输入端口满足共扼匹配时，达到最大值。

传输功率增益上式体现了正向传输输入匹配程度输出匹配程度以及反馈等因素对增益所起的作用。

的物理意义为插入放大器后负载实际得到的功率是无放大器时可能得到的最大功率的多少倍。

三种功率增益有如下关系式中的，分别为输入端和输出端的失配系数。

可证明因此，三个功率增益中若已知其中个，既可知另外两个。

般情况下，表示两个端口都偏离共扼匹配，所以当共扼匹配时此时由以上分析可知值只与输出端匹配程度有关，而与输入端匹配程度无关。

只与输入端有关而与输出端无关。

只有同时与输入输出都有关。

所以用表示增益比较全面，因此以来衡量放大器。

微波晶体管放大器的稳定性上节求得的放大器增益不定都是可实现的，因为意味着放大器有内反馈，可能造成放大器不稳定。

可以从放大器输入端口或输出端口是否等效有负阻来进行判断。

如果放大器存在负阻，则有可能并非定产生自激震荡。

假设放大器输入阻抗则输入端反射系数的模为可见当时，。

输出端口类似。

因此，当我们用参数法来分析放大器时，就从其输入端口或输出端口反射系数的模是否大于来判断晶体管放大器的稳定性。

以下分四部分进行讨论。

当图所示负载反射系数改变时，网络输入端反射系数的变化情况如下可见与是分式线性变换关系其中。

因此可以利用复数函数中保角映射的概念，如图所示。

在平面上的单位圆映射到复平面上还是圆，称之为圆。

圆将平面分成圆内区和圆外区两部分部分对应平面上的单位圆，另部分对应平面上单位圆外。

由式可见，时，因此平面的原点和平面上的点互为映射点。

如果晶体管参数，如图所示，点落在单位圆内则意味着在平面上由圆分界时，包含圆点的那部分正好对应单位圆内，输入端口不呈现负阻，放大器是稳定的。

同时在平面上由圆分界的不包含圆点的那部分则对应圆外，输入端口呈现负阻，放大器不稳定。

如图所示，圆外区域是稳定的，圆内区域是不稳定的。

在无源负载的情况下，，因此在图中仅将单位圆内的不稳定区划为阴影，这些值般是不应选用的。

简而言之，在的情况下，圆将平面分成圆内外两部分，其中包含圆点的是稳定区，另部分是不稳定区。

因此圆为稳定判别圆，有人称之为输入稳定判别圆，因为判断的是输入端口的稳定性也有人称之为输出稳定圆，因为它是输出负载平面上的个判别圆，用来确定对输出负载的正确选择。

圆的圆心位置图中。

存储数据窗口，默认名称为，扩展名为，该文件会存储在项目文件夹的中，而数据文件，即所有的文件和数据设定会存储在子中。

偏置及稳定性分析原理图的建立单击选择，新建原理图文件，命名为图所示插入参数扫描模板。

执行菜单选择，点击，如图所示。

图创建新的原理图图选择参数扫描模板调出以及飞思卡尔识别空间，从元件面板中调出扼流电感和隔直电容，从元件模板中调出直流电压源，加入参数扫描控制器和端口，用导线连接好。

从元件面板中跳出测量稳定引资的控件。

双击参数扫描控件，完成扫描参数设置，起始频率为，终止频率为，步长为，设置完后的原理图如所示。

图稳定性扫描原理图稳定性分析仿真完成后在数据显示窗口中点鼠标右键，选择插入个坐标图，然后弹出对话框，选择要显示的，点击然后点。

此时会出现显示不同频率下稳定因子的坐标图，如图。

图仿真结果从图中可以看出，在时，稳定因子，功率管在整个带内部稳定。

因此，必须添加稳定性措施。

稳定措施单击工具栏中的，弹出对话框，选择的，然后选择电阻，将其添加到原理图上，如图所示，再选择将电容电容添加到原理图中。

图选择电阻电容连接电路如图，双击电阻电容，在弹出的参数设置对话框中，将电阻值该为，将电容改为。

重新仿真，结果如图所示，可以看出，说明功率管在需要工作的点已经稳定图添加稳定措施后的原理图图改善稳定性后的曲线加入偏置电路加入偏置电路后的原理图如图图加了偏置后的原理图仿真后可以看到低端稳定性已经大为改善，功率管在高端也很稳定。

负载牵引设计插入模板在原理图窗口执行菜单命令中的，弹出对话框，如图所示。

选择，模板。

在新建的原理图中删除原有的砷化镓模型，替换为加入偏置后的的电路，并按图所示进行修改图模板选择图修改后的原理图确定的范围对的图进行仿真，弹出数据显示窗口，如图图仿真结果从图中可以看到，所需要的最大功率点和最佳效率点都不在计算范围内。

因为功率圆和效率圆心均未显示出来，所以要改变计算的范围。

回到原理里图中，改变计算范围的设置，如图所示确定半径和圆心。

执行菜单命令中的，然后选择，此时会弹出个新的数据显示窗口，如图所示图圆公式图确定圆依照最开始的仿真图，确定个大概的圆心与半径的范围，经过调整使功率圆和效率圆的圆心均能显示，最后选择，。

为了使计算更精确，设置点数。

确定输出的负载阻抗扫描参数确定后，再重新仿真，结果如图所示。

用鼠标左键双击功率圆蓝色和效率圆红色可以改变线条粗细，将和移到圆心，即分别为最高效率和最大功率处，再分别双击的标签，弹出对话框，将。

改为。

图仿真结果从仿真结果来看，最大效率是，最大功率是，而两个圆心不在块，综合所得到的结果，为了使效率与功率都接近最佳，我们选择作为在的输出阻抗。

运用圆图进行匹配匹配电路的建立新建原理图并命名为，然后再元件面板列表中选择，从元件面板中调出匹控件，建立电路，如图所示。

因为要求对输出阻抗共轭匹配，所以负载电阻为。

图原理图执行菜单命令中的，弹出对话框，选择选项。

点击进入史密斯圆图的匹配界面。

将频率设置为，负载阻抗为，为。

锁定阻抗后，将在史密斯圆图上出现个圆圈代表阻抗所在的位置，然后点击左边栏中的微带线以及电容标志，可以在圆图中绘制曲线，直到达到匹配点位置为止。