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中心频率2.4Ghz，带宽200M，漏极效率良好。

1、设计指标

中心频率2.4Ghz

带宽：200Mhz

输出功率：10w（40dbm）

回波损耗：小于-15db

PAE：大于百分之50

TOI/IP3：-45dbm

2、数据手册

3、直流分析+静态工作点选择

导入CGH40010F模型文件，第一次使用选择解压Design Kit，如果不是第一次使用可以选择管理库文件，我这里不是第一次使用：

选择添加库定义文件：

到模型解压的根目录找到defs文件，点击打开导入库：

新建原理图命名为01_DC_SIMULATION（此原理图用于直流扫描）：

在菜单栏选择Insert，插入模板：

此处插入的是我自定义的模板：

插入后如下所示（一般插入模板还需要根据数据手册对相应电压进行设置，此处插入模板已经设置好了，比如说此处的扫频参数）：

直接点击仿真观察结果：

可以直接选择图中的m2作为静态工作点，此时导通角为256度，设备工作在AB类模式，在未进行匹配时可以获得将近百分之46的效率，在匹配后达到百分之50以上应该轻轻松松吧。此处m2的相关参数为工作电压28V，工作电流211mA，栅极电压-2.7V。

4、稳定性分析

新建原理图，命名为02_STABILITY_SIMULATION：

在器件栏的Simulation-Instruments中的第二列第五行中找到稳定性仿真器件，并插入至原理图中：

插入后合理设置相关参数，如下所示：

此处使用现成模板进行数据显示，搜索并插入distemplate控件：

双击控件进行设置，从安装过的模板中进行选择，插入如下的模板：

全部插入后如下所示：

点击仿真查看数据：

发现系统在2.4Ghz时不绝对稳定，需要额外添加稳定电路，此处在栅极串联5欧姆电阻用于使系统稳定：

再次进行仿真分析，发现现在稳定性系数大于1，系统绝对稳定：

稳定性分析到此完成，注意由于此时设计的是PA，对于S11参数无额外要求，对系统的噪声性能也没要求，因此才能在信号输入端串接电阻。在进行LNA设计是，这种栅极串接电阻提高稳定性的方法不能被使用。

5、负载牵引和源牵引

在设计向导中选择·第一个放大器：

在放大器分类中找到负载牵引模板（Load Pull等等等），此处使用Xdb Gain Compression模板：

打开后插入相关器件(附带稳定性措施)并设置参数;

点击运行仿真，观察数据结果，由此可得在输出阻抗为19+11.25欧姆时可获得较好的效率：：

按照同样的步骤打开源牵引模板：

插入晶体管和相关稳定性措施，修改参数使其符合实际的工作条件，点击仿真：

观察结果可得当输入阻抗约为5.3-j*3.5欧姆时可获得最高的效率：

6、良好匹配下的性能分析

使用自创模板分析单频率下的输出性能，注意设置端口阻抗为理想阻抗参数：

仿真观察结果，发现此时的功率附加效率可达百分之64左右，系统工作在AB类模式下：

7、匹配电路设计

匹配电路包括输出匹配与输入匹配电路，在此使用自动生成匹配电路的方式进行匹配，具体流程可以参考：番外4：自动进行功放输出阻抗匹配设计（匹配至4次谐波）

此处利用自动生成匹配电路的模板得到适宜的输出匹配电路：

对此匹配电路进行仿真，发现1-4次谐波均匹配良好：

按照同样的方法进行输入匹配的设计，在设计完成后将匹配电路打包成为symbol，打包完成后插入主原理图：

在主原理图中进行参数OPTIM，设定相应的Goal，一段时间后系统得到了适合的电路参数：

对于此时的匹配电路来说，此时所使用的微带线均为理想微带线，在实际设计中还需要将其转化为实际的微带线电路。此处使用ADS自带的微带线计算工具进行转换：

对于输入匹配电路，分别计算各个微带线的长宽，得到最终的转换完成的电路，下面是原理想微带线参数电路图和实际微带线电路图的对比：

在实际微带线电路图中，在微带线交汇处和阻抗改变处需要加入相应的变换节（阶梯），在实际微带线的输入端加入了一小段50欧姆微带线用作输入焊盘，在电容两侧添加了小的微带线用作焊盘。对于输出匹配电路，采用同样的方式进行设计，此处跳过设计步骤，得到电路图如下所示：

将实际的微带线电路放到主原理图中进行仿真，我们对所得的结果可能并不满意。此处再次使用OPTIM功能对参数进行二次调整，一段时间后调整完毕。得到最终的结果图（可以看到电流波形近比较像方波，电压波形类似于半正弦，因此此时实际得到的功放类型并非严格的AB类功放，反而更像是逆EF类功放，究其原因是之前使用参数OPTIM时没有限定谐波条件，导致最终对谐波进行了控制导致波形偏离原来所设计的，此文章就不对此进行修改了）：

可以看到实际中最终得到的效率PAE约为百分之60，大信号增益约为12db左右，输出匹配和输入匹配的S11、S22性能良好，各项参数均符合设计要求。

7、交调性能分析

将原来主原理图中的单音谐波平衡分析换位多音谐波平衡分析，插入相关的IP3计算控件，分别对上下边带计算IP3：

修改输入功率为20dbm，使系统工作在一般状态，对上述原理图进行仿真，得到电路的IP3性能，可以看到系统的IP3抑制能力大于45db，性能满足设计需求（如果输入功率过大会造成输出的非IP3性能下降）：

8、版图设计

新建原理图命名为09_PCBLAYOUT，将所有电路复制进去，删除晶体管、电容、与端口，仅留下微带线：

在菜单栏的Layout选项中选择产生PCB布局，在接下来弹出的界面点击Apply：

将输入输出电路合理摆放，中间留出晶体管焊盘位置，同时也要为电感电容流出相应的间距，在各个需要连接处插入相应端口：

注意此处我们不考虑电路板实际的尺寸，原则上上述的电路版图尺寸太大，需要尽力为减少尺寸进行优化。此处直接进行EM设置，首先需要设计基板相关参数，此处使用板材4350B，板材厚度为20mil，其参数为3.66，正切损耗角为0.0037：

设计相关的扫描频率参数，此处主要进行2.4Ghz单点频仿真，考虑2.4Ghz的五次谐波。在2-3Ghz之间进行线性扫频，用于绘制S参数：

在输出设置中按照如下方式勾选：

在model设置中如下勾选：

全部设置完成后点击仿真即可，仿真时间较长，仿真完成后关闭弹出的窗口即可。

9、版图联合仿真

仿真完成后在EM设置窗口上方点击Symbol按钮创建新的模型：

在弹出的Symbol生成器中如下设置，设置Source view为layout且symbol类型选择为look like：

设置完成后点击确定即可生成SYMBOL：

新建联合仿真原理图，将其命名为10_cosimulation，插入模板并连接相关器件，设置谐波平衡仿真的相关参数：

点击仿真按钮左侧的choose view for simulation按钮，点击生成的版图symbol，选择为emmodel：

全部设置完成后点击仿真按钮，可以看到波形还是挺好看的，漏极效率可达73左右：

在原理图中开启扫描输入功率：

开启频率扫描，发现在带内漏极效率大于百分之50，在2360-2500之间大于百分之70：