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(多图) 射频放大电路的优化及ADS仿真

中北大学通信与信息工程学院 崔玉超 孙运强?? 2010年04月09日 ?? 收藏0

  1 引 言

  在无线通信飞速发展的今天,射频设计具有举足轻重的作用,而放大电路是几乎所有无线通信系统的必备环节。由于工作频率的日益提高,模拟和数字电路设计工程师们正在不断地开发和改进电路,用于无线通信的模拟电路是在GHz波段,高性能的计算机、工作站以及PC机所用电路的时钟频率不断地增加,全球定位系统载波频率在1 227.60 MHz和1 575.42 MHz范围,个人通信系统中用的低噪声放大器工作在1.9 GHz,并可安装在比硬币还小的电路板上,在C波段的卫星广播包括4 GHz上行和6 GHz下行系统。随着无线通信的快速发展,更紧凑的放大器、滤波器、振荡器和混频器电路正被设计出来并交付使用。通常这些电路的工作频率高于1 GHz。这个设计过程不仅要有独特性能的技术装置,而且要专门设计解决在常用的低频系统中没有遇到过的问题。

  “放大”是无线通信系统中发射机、接收机中普遍存在并且发挥重要作用的一个环节。下面将以实际的1900 MHz放大电路(AMP1900)为例,对其进行多方面的仿真,并加入匹配网络进行优化,从而得到改善的射频放大电路

  2 交流仿真、S参数仿真和调谐

  仿真是完成射频设计的一个有力手段,按照最优化的电路图制作实际电路,显然是最高效的。首先给出放大电路AMP1900中用到的子电路 BJTpkg:

放大电路AMP1900中用到的子电路

  该电路为考虑寄生参量的放大器子电路,beta为他的一个参数,在上层电路中,默认beta值为160。预置电压Vaf为50,E.B漏电流Isc 为0.02e-12;端口B、C、E分别标识为Num2,1,3;C1,C2均为120 fF;L1,L2,L3均为320 pH,其中L1阻值0.01 Ω;BJT1即采用BJTM1模型。

  在上述子电路基础上建立1.9 GHz初始放大电路(加入匹配网络前)如图2所示。

初始放大电路

  其中:仿真频段为100 MHz~4 GHz,步长10 MHz;SRC2中设置电压为5 V;终端Term1,Term2分别标识为Num1和Num2,阻抗均为50 Ω;Q1中beta值采用默认的160;DC_Block1,DC_Block2电容值为10 pF;DCFeed1,DC_Feed2均为120 nH;Rb,Rc阻值分别为56 kΩ和590 Ω。

  运行电路仿真,对传输参数和反射参数数据绘图并做标记如图3所示,从图中可以看出,增益曲线比较平坦,泄漏也适当,但阻抗并未匹配。

反射参数数据绘图

  利用ADS调谐功能,加入匹配元件L和C并多次改变参数值,得到输入及输出端匹配网络的电路如图4所示,电路性能在图 5中给出。

输入及输出端匹配网络的电路


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射频放大电路? 优化? ADS? 仿真?

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