2、寬帶Doherty放大器ADS仿真（帶版圖）

參考文章：博士論文：高效連續型射頻功率放大器研究

傳統Doherty放大器由兩個單管功放共同組成，其基本結構一般包含2個晶體管，其中一個晶體管往往工作在AB類模式，用于載波放大，其重要目的是使得電路整體在回退時保持高效率。另一個晶體管工作在C類狀態，用于峰值放大，其重要目的有源負載調制，并使得整體電路在飽和時保持高效率。

對于有源負載調制原理，有許多作者對其進行了論述，在此主要介紹Doherty功放的設計流程和設計約束。

0 源文件

寬帶Doherty放大器ADS仿真（帶版圖）

1 設計指標

頻率：2.3-3.5Ghz
帶寬：1.2Ghz
飽和增益：8-11.7dB
回退增益：11db
飽和效率：>60%
回退效率：>40%

2、數據手冊分析

都開始做超寬帶了還看什么數據手冊
番外1：射頻功放晶體管的重要參數

3、直流分析+靜態工作點選擇

導入CGH40010F模型文件，第一次使用選擇解壓Design Kit，如果不是第一次使用可以選擇管理庫文件，我這里不是第一次使用：
選擇添加庫定義文件：

到模型解壓的根目錄找到defs文件，點擊打開導入庫：

新建原理圖命名為01_DC_SIMULATION（此原理圖用于直流掃描）：

在菜單欄選擇Insert，插入模板：

此處插入的是我自定義的模板：

插入后如下所示（一般插入模板還需要根據數據手冊對相應電壓進行設置，此處插入模板已經設置好了，比如說此處的掃頻參數）：

直接點擊仿真觀察結果：

對于此處的偏置選擇，選擇載波功放的偏置點為-2.9V，峰值功放的偏置點為-6V。對于-6V的偏置，使得其開啟的輸入功率約為24.5dBm，如圖：

4、穩定性分析

載波功放穩定性：
新建原理圖，命名為02_STABILITY_SIMULATION，插入穩定性分析控件，首先對載波功放穩定性進行分析，此處設置載波功放的偏置為-2.9V（此處使用的是大信號S參數仿真）：

對此原理圖進行仿真，得到結果，由此可見使用該穩定電路系統可在頻帶內達到穩定：

峰值功放穩定性（存疑）：
設置峰值功放穩定性偏置為-6V，同樣使用上述的穩定性分析原理圖進行分析：
對于大信號S參數仿真而言，在此種結構下無論如何調整電阻電容數值都無法使電路穩定，但是在此狀態下的S參數有些異常，可能是沒有進行匹配的原因：

但是如果使用小信號仿真，那么即使在沒有添加任何電阻電容的情況下，結果任然為絕對穩定，這是因為小信號無法推開C類偏置下的管子（-6V），管子根本沒有導通，那么此時的穩定性分析是否還有意義？（懂行的歡迎評論區回復）

此處直接參考高效連續型射頻功率放大器研究一文中的穩定性電路，但是作者不太清楚為什么如此阻容值能使得峰值電路穩定（6.2pF，20歐姆）：

5、高效率Doherty約束條件

參考高效連續型射頻功率放大器研究的3.3節
此處選擇最佳基波阻抗為30歐姆，即ZS=ZL=30歐姆。
約束1：飽和時載波功放的基波輸出匹配，即在帶寬內靠近Smith圓心（諧波弱約束）
電路圖：

恰當的約束示例：

約束2：飽和時峰值功放的基波輸出匹配，即在帶寬內靠近Smith圓心（諧波弱約束）
電路圖：

恰當的約束示例：

約束3：回退時功放總輸出匹配的實部在2Ropt位置，虛部可變化，二次諧波和J類功放一致（但是弱約束）
電路圖：
合理效果圖：

6、高效率Doherty輸出匹配設計

約束條件已經給出，進行設計也十分簡單了，添加相應的目標，對電路進行自動調參：
約束1：飽和時載波功放的基波輸出匹配，即在帶寬內靠近Smith圓心（諧波弱約束）

約束2：飽和時峰值功放的基波輸出匹配，即在帶寬內靠近Smith圓心（諧波弱約束）

約束3：回退時功放總輸出匹配的實部在2Ropt位置，虛部可變化，二次諧波和J類功放一致（但是弱約束）
Goal4使得回退時功放總輸出匹配的實部在2Ropt位置，數值為100是因為ADS中默認的歸一化阻抗為50歐姆，而此處歸一化阻抗為Ropt，因此此處歸一化到100歐姆也就是歸一化到2Ropt。
Goal6和Goal7對諧波進行約束，盡量使其位于邊緣且在Smith左半面。
Goal11使得回退時功放總輸出匹配的虛部關于實軸對稱。

使用此三個約束進行Optim，即可得到合適的電路參數與合適的仿真結果:

7、輸入匹配設計

輸入匹配設計需要先進行源牽引，但是源牽引在大多數情況下區域大致類似，因此一個合適的輸入匹配電路可以被N個輸出匹配電路共用，即通用性比較強。此處使用之前設計好的一個源匹配電路：
其結果為：

8、寬帶功分器設計

參考文章：
https://blog.csdn.net/weixin_44584198/article/details/122944187

此處原理圖和結果：

9、相位調節線設計

在載波功放的輸出匹配前添加相位調節線，調整此線長度，使得載波輸出和峰值輸出的基波相位一致（也可以在回退狀態下使得帶寬內效率均值最高）：

此處調整完時的相位線長度為18.9mm。一般在峰值電路輸出后也存在相位調節線，但是如果單個調節線可以滿足要求，就無需第二個調節線了。

10、后匹配電路

后匹配電路將10歐姆匹配至50歐姆，使用多節微帶線匹配：

帶寬內結果：

11、版圖仿真

將所有結構放置在一張原理圖中：

構建電路板圖：

設置仿真參數：


運行版圖仿真，得到版圖結果。

12、版圖原理圖仿真

仿真結果：
輸入功率33dbm：



輸出回退6db效率：
41%-55%
記錄：

總結

以上是生活随笔為你收集整理的2、宽带Doherty放大器ADS仿真（带版图）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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