MW7IC2240放大管匹配设计及仿真

1、MW7IC2240匹配及仿真文件编号： XXX-XXXX-XXXX 编 制： 钟俊为审 核：批 准：网拓（上海）通信技术有限公司 2012 年 7 月目录1目的21.1编写目的22模型下载及安装22.1模型下载22.2模型安装23直流仿真53.1目的53.2步骤54LoadPull仿真154.1目的154.2步骤165Source-pull仿真225.1目的225.2步骤226输入匹配设计256.1输入匹配设计方法256.2步骤257输出匹配设计407.1输出匹配的目的407.2输出匹配的实现方法及注意407.3步骤411 目的1.1 编写目的记录匹配及性能仿真的全部流程，熟悉使用ADS实现放

2、大管设计、仿真的流程。2 模型下载及安装2.1 模型下载 首先从MW7IC2240放大管的生产厂及Freescale的官方网站上找到相应的ADS模型（）；我申请了一个帐号：zhongjunweinetop-密码：zaq1XSW2;下载模型包括放大管的模型和一个库模型：2.2 模型安装 1）2）ADS所有的相关文件都要放在英文路径下；34）点击OK，在原理图仿真项目中就可以找到相应的库了；3 直流仿真3.1 目的LDOMOS放大管的工作状态由放大管的静态工作电流决定（漏极电流），调整漏极电流需要通过调整栅压得到。如果我们要得到一个静态电流，必须先得到其栅压；直流仿真的目的就是要得到栅压；方式是通

3、过扫描栅压观察漏流实现；3.2 步骤1） 调出模型：2） 增加添加扫描仿真器：3） 进入仿真模组中看里面的原理4） MW7IC2240包含两级放大管，先扫描推动级栅压设置扫描范围，放大管的漏极电压为+28V这是确定的，只需要扫描栅压，根据datasheet上的描述，栅压大概为2.9V，那栅压扫描范围就设置为2.73.5，扫80个点；5） 仿真，查看结果；删除原来的结果图，设置我们需要的结果Add Vs增加MARK，找到90mA静流时的栅压；栅压约为2.973与datasheet上相差不大；6） 同样的方法得到末级的栅压为2.8784 LoadPull仿真4.1 目的LoadPull仿真的目的是

4、为了得到放大管的最佳源、负载阻抗。本身放大管Datasheet有提供这些数据，且仿真结果不一定准确，仿真只是验证一下，熟悉一下流程；4.2 步骤1） Loadpull仿真在ADS中有模板可以借用，只需更改相应的参数即可；2） 放入用新的放大管模型替换原理图中的放大管；放大管的引脚上接上相应的电压，由于放大管有两路电压，需要增益一路栅压电路；放大管上没有用到的引脚全部接地；3） 参数设置：栅压、漏压根据之前DC仿真的结果设置，输入功率根据datasheet上的描述，输入21dBm时，放大管基本能达到Psat；这个地方的设置，参照ADS2008仿真的的黄皮书上描述（我不是很理解）4） 结果与dat

5、asheet相差挺大的，说明模型的参考意义有限；5） 在结果中找到最大输出功率的最佳负载阻抗；最佳负载阻抗为11.266-j25.407Datasheet上的最佳负载阻抗为5.444-j6.869；仿真的数据不是很准确，适合用来做匹配设计。5 Source-pull仿真5.1 目的通过仿真得到放大管最佳源阻抗，用于实现输入端匹配。5.2 步骤 Source-pull仿真方法与Load-pull基本一致1）2）设置扫描参数3）结果最佳源阻抗为37.413+j2.613而datasheet上提供的为58.86+j9.463，两者相差甚远，由于Datasheet上的最佳源、负载阻抗为实际测试的结果，

6、应该更准确，所以我们在匹配设计是尽量考虑用datasheet上提供的数据实现；6 输入匹配设计6.1 输入匹配设计方法 匹配设计实现目标是设计一段微带线或电容、电感将放大管匹配到50欧姆；由于我们的功放管工作频段为2110MHz2140MHz，我们选取中心频点的最佳源阻抗来匹配（可以选取多点匹配实现）；2140MHz处的最佳源阻抗为58.860+j9.463，根据共轭匹配原理，此时需要将58.860-j*9.463匹配到50欧姆；6.2 步骤1） 新建一个原理图，放入smith chart；2） 进入smith chart3） 设置ZL为最佳源阻抗的共轭4） 转smith chart,首先，考

7、虑输入端的焊盘比50欧姆的线宽窄，先要走一段高阻抗线然后走一段50欧姆线，并电容，再走50欧姆线，再8.2pF串隔直电容;点击“Build ADS Circuit”回到原理图界面，5） 通过选中smith chart,点击向下键可以看到内部的匹6） 新建一个原理图，将图中理想的微带先用实际物理长度的微带线实现，电容用ATC的电容代替，微带线的计算可以用ADS tool中的LineCalc工具实现：电容通过ATC官网上下载600F系列电容的.S2P文件；仿真后，发现偏离很多；7） 通过调谐的方式调整微带线的长度，使其到理想的效果；8） 将原理图导成板图：新建一个原理图，把微带先拷过去，电容位置用

8、缺口替代；导成板图，进行Momentum仿真线太长，不适合实际使用，需要调整；9） 电容缺口位置增加Port；设置Momentum仿真参数，也可以直接从原理图上导入：设置仿真参数；如果匹配电路上有直流通过，则需要从0Hz开始仿真，截止点通常要大于2倍频，考虑其二次谐波的特性；仿真点数设置越多，会精确一些，但是仿真时间会长很长10） 将仿真完成的版图导成器件；11） 重建立一个原理图，验证Momentum的效果；打开Library找到仿真好的器件：12）13） 仿真，看结果：匹配的好坏，主要看两个端口的回波，如果回波小，说明匹配好，只有很少的功率返回，如果波大，则说明匹配差，驻波差。由于实际情况

9、与仿真结果有较大的差别，所以在进行匹配设计时，没有必要过于纠结匹配的准确程度，通常回波小于-25dB,匹配就比较好了7 输出匹配设计7.1 输出匹配的目的 目前功放管输出匹配的目的是为了实现放大管的最大功率输出。由于放大管的内阻在不同的功率下是不相同的。所以大信号的阻抗测试只能用专业的Load-pull(负载牵引)设备来测出；7.2 输出匹配的实现方法及注意 放大管的在高功率下的内部阻抗，通常厂商会通过负载牵引测出，并提供给客户做匹配设计使用。在输出端阻抗匹配时我们需要考虑一下几个方面：1） 与功放管输出端相连的第一段匹配线的宽度需要大于或等于放大管的输出引脚；保证功放管的输出端引脚可以焊接到

10、匹配微带线上；2） 采用+28V的漏极馈电线是否参与匹配，如果参与匹配需要考虑线的长短，粗细（粗细与需要通过的最大电流相关）；3） 匹配线的长短，宽窄最好根据实际空间考虑，设计出来的匹配最好适合加工和调试；4） 如果能够达到要求，尽量少的使用微波电容（节省成本）；5） 如果匹配的面积允许，尽量采用漏极双馈实现，改善放大管的视频带宽，减少记忆效应；7.3 步骤采用多点匹配方式实现：通过下表估算出2110MHz2170MHz的最佳负载阻抗2110MHz: 5.9+j*7.92140MHz: 5.5+j*6.92170MHz: 5.1+j*5.9创建S1P文件：1） 新建原理图，使用smith ch

11、art匹配工具；转smith chart2） 考虑输出端的焊盘，先采用一段360mil宽的微带线（即14ohm）；然后是50ohm的馈电线，采用短路微带线实现，然后再是匹配电容和微带线Build ADS Circuit3） 采用真实的微带先设计放大管的匹配，以smith chart 为参考，考虑实际匹配空间及可生产性、可调式性定义板材；4） 将设计好的匹配道成版图；5） 设置Momentum 仿真参数6） 加Port进行仿真：在没有完全确定匹配时，带宽尽可能在，如果确定基本没问题时，通常仿真范围为DC2×Freq；7） 仿真完成后，将匹配做成Component：8） 新建原理图，仿真版图结果：从Library 里面调出仿真结果,建立原理图：结果不理想，重新调整；9） 确定了放大管的匹配后，再重新进行一次Momentum 仿真，将DC和2次谐波考虑进去。重新仿真匹配,结果如下：10） 将功放管及匹配做成一个器件，