ads优化仿真电路心得与放大器设计步骤

ADS应用：1．ads优化仿真电路的一点心得：我主要做的是高频的匹配电路所以在这里也谈谈自己的一些经验不足的地方希望大家指正1，初值的选择：首先拿到有源器件模型后我都会在圆图上看看它的s参数主要还是11和22找个中心频率点通过ads自带的toolssmithchat将这点匹配到50om这样我们就会得到一个匹配电路的初值。通过这个方法很快的能找到一个比较好的初值比有些人随便给了一组数然后去random优化要快并且合理。2，目标的设置：目标设置不好就会出现不收敛等一些预期不到的结果，所以我建议优化剃度到一定结果后见好就收然后手动改变变量进行调试。3，如何进行手动调试：有的电路变量很多在手动调节起来很麻烦，所以在进行手动调节前先进性一下sensitivity分析（在优化器里选择它的优化type里面就有），将影响目标灵敏的变量找出来，然后再手动改变数值最后我觉的变量的设置一定要精简，在优化过程中有些数值影响小的一定要定值，不要一直开着优化，这样能避免不收敛的问题。很浅的一些经验希望大家一起探讨。放大器设计步骤解析1.首先估计所设计放大器需要达到的增益，输入输出VSWR，一般业界都将VSWR做到2.0以下，除非是功率放大器的输出VSWR，可以不考虑这个限制。2.选择适当的晶体管，确定晶体管的工作状态，在当前设计的偏压条件下，计算晶体管的S参数，MSG等，确定在设计的频段内，MSG略大于所要设计的放大器增益的值，一般设计的增益值会比MSG小2dB左右，以避免引起振荡，并方便做匹配。3.将晶体管的稳定系数K值全部提升至1以上，而并不是只要保证工作频段K值大于1，带外的频段受到干扰也可能引起振荡，但在工作频段K值最好只能略大于1，一般去1.05，1.1左右，K值越大，设计的放大器最大增益将变小，而在带外频段，K值尽量大，K值随频率曲线最好呈现一个U字型。4.如果是设计驱动放大器，一般设计成输入输出都共轭匹配，这里很多人在设计中常采用下面不太高效的做法：输出先接上50欧姆，再设计输入匹配网络，然后设计输出匹配网络，由于输出电路已不是50欧姆，需要再调整输入匹配网络，同样的，输入匹配网络变了以后，需要再一次调整输出匹配网络，来回需要调谐很多次，才有可能达到指标。其实输入输出匹配网络设计成共轭匹配时有一个唯一解，用公式或ADS等软件一算并可以计算出gama_S和gama_L。公式可以参考《微波工程》第472页。ADS中有直接计算的控件，位于S参数控制面板下的SmGamma1和SmGamma2。得到这两个值后，只要将50欧姆阻抗匹配到这两个值。5.如果是设计LNA，一般是设计输出共轭匹配，而输入需要考虑降低噪声系数，需要引入一些失配。到底引入多大的失配，即gama_S如何选取，需要画出晶体管的等噪声系数圆和Ga的等增益圆。该两个圆均可以通过ADS中S参数控制面板下面的NsCircle和GaCircle控件来完成。通过折中考虑噪声系数和增益，决定gama_S的值。另外gama_S的选择也要考虑是否方便做匹配，Q值是否过高（影响匹配带宽），元件值的敏感度（gama_S附近等高线的疏密），是否远离稳定圆等因素。6.得到gama_S后，带入公式求出gama_out，而gama_L为gama_out的共轭（输出共轭匹配），得到gama_L后，验证gama_L是否远离稳定圆，然后通过gama_L算出gama_in，最后的得出VSWR1，验证VSWR1是否满足要求（业界一般规定2.0以下），如果不满足，则回到步骤4重新选择gama_S。7.如果是设计PA，一般是设计输入共轭匹配，输出引入失配，使其输出功率能够达到较大水平。到底引入多大的失配，即gama_L如何选取，需要画出晶体管的输出等功率梯度曲线，晶体管效率曲线（PAE），Gp等增益圆，同时折中考虑输出功率，效率和增益等因素，选取gama_L。等功率梯度曲线可以通过LoadPull方式得到。同时gama_L的选择也要考虑第5点的后面几点因素。8.得到gama_L后，带入公式求出gama_in，则gama_S为gama_in的共轭（输入共轭匹配），得到gama_S后，验证gama_S是否远离稳定圆，然后通过gama_S算出gama_out，最后的得出VSWR2，验证VSWR2是否满足要求（不过对于功放的输出VSWR，业界并没有严格定义，一般可以放宽标准，已达到所要的输出功率），如果不满足，则回到步骤7重新选择gama_L。