【RF模块秀】《ADS学习笔记》放大器仿真和实测对比分析

火烽

                  基于《ADS射频电路设计与仿真学习笔记》

               第六章功率放大器设计实物测试及分析

   

                          

本说明介绍的是第六章功率放大器设计的实物制作测试及分析

1、BOM单

PCB：

板材罗杰斯4350，设计介电常数3.66，板厚20mil（0.508mm）

备注：按照书中第六章功率放大器的版图进行PCB投版，具体版图来源仿真过程见书中

器件：

飞思卡尔MW6S004

ATC 100B电容：10pF、12pF、30pF

电阻：10欧姆

结构：铜基板（为了器件的良好散热）

2、实物图

3、小信号测试

A、S11输入回拨损耗：测试条件：栅极，漏极都不加电

S11输入回拨损耗：

测试条件：栅极电压Vgs=3.21V，漏极电压Vds=28V，静态电流Idq=50mA

加电和不加电存在一些小差异，但是整体的图形是相似的，主要是由于加电以后寄生电容导致的

栅级电压和仿真的2.8V有差异，这是由于各个批次的功率管开启电压不一样造成的，请以静态电流为准

频率1.85 GHz，输入的回拨损耗为-2.92dB

谐振点出现在2.029 GHz，相对于仿真频率偏差179 MHz

相对于1.85 GHz，频偏约在9.66 %

B、S21小信号测试

栅极电压Vgs=3.21V，漏极电压Vds=28V，静态电流Idq=50mA

频率1.85 GHz 增益14.85 dB

1.99~2.029 GHz 增益约在18~17.8 dB

这是由于输入回拨损耗不好，反射信号过大造成的

4、大信号测试

A、连续波信号

连续波，测试条件：Vgs=3.21V，Vds=28V，Idq=50mA
频率MHz	输入功率dBm	输出功率dBm	输出功率W	增益dB	电流A	效率%	二次谐波抑制	三次谐波抑制
1800	23.60	38.10	6.46	14.50	0.460	56.24	-18	-28
1850	23.30	37.35	5.43	14.05	0.400	55.43	-17	-27
1900	22.00	37.10	5.13	15.10	0.370	57.24	-23	-27
1950	18.90	36.45	4.42	17.55	0.355	51.71	-30	-27
2000	18.40	36.27	4.24	17.87	0.386	45.03	-27	-29
2050	19.10	36.18	4.15	17.08	0.398	42.59	-23	-29
2100	19.40	35.40	3.47	16.00	0.377	37.87	-24	-32

备注：输出功率是1dB压缩点的数据

效率计算公式：输出功率/[电压*(动态电流-静态电流)]*100%

仿真的数据：P1dB  36.5 dBm， 效率47.2%

B、双音信号

双音信号，间隔200K，测试条件：Vgs=3.21V，Vds=28V，Idq=50mA
频率MHz	输入功率dBm	输出功率dBm	输出功率W	增益dB	电流A	效率%	三阶互调
1800	19.40	33.10	2.04	13.70	0.231	40.29	-32.0
1850	18.20	33.10	2.04	14.90	0.215	44.19	-28.3
1900	17.00	33.10	2.04	16.10	0.200	48.61	-27.7
1950	17.20	33.10	2.04	15.90	0.211	45.29	-25.3
2000	14.80	33.10	2.04	18.30	0.236	39.20	-26.5
2050	14.20	33.10	2.04	18.90	0.250	36.46	-28.2
2100	16.40	33.10	2.04	16.70	0.265	33.92	-27.7

效率计算公式：输出功率/[电压*(动态电流-静态电流)]*100%

实物1.85 GHz Pout 33.1 dBm,IMD3 -28.3，效率44.19%

仿真数据：Pout 33.1dBm，IMD3 -25.57 dBc， 效率35.19%

结论：输入匹配相对频偏在10%以内，输出匹配较好

原因：输入阻抗很低，输出阻抗较大，阻抗较小较难匹配，从而加工出来的PCB也容易有较大的误差

5、实物优化

优化后输入回拨损耗， Vgs=3.21V，Vds=28V，Idq=50mA

S21传输增益

频率：1.85 GHz， 小信号输入回拨损耗 S11   -16.8 dB

                小信号传输增益     S21  17.7 dB

大信号测试

调整输入匹配后的1850MHz的数据情况
频点1850MHz，连续波/双音信号@间隔200K 测试条件：Vgs=3.21V，Vds=28V，Idq=50mA
信号	输入功率dBm	输出功率dBm	输出功率W	增益dB	电流A	效率	三阶互调
连续波	19.80	37.20	5.25	17.40	0.381	56.6	/
双音	14.80	33.10	2.04	18.30	0.209	45.9	-27.1

连续波：1.85 GHz 增益17.4dB ，输出P1dB 37.2 dBm 效率56.6%

双音：1.85 GHz 增益18.3dB ，输出33.1 dBm ，IMD3-27.1 dBc效率45.9%

6、结论

整体上而言，输入匹配频偏在10%以内，输出匹配仿真较准，稍微经过调试优化后，可以达到理想的指标，ADS还是比较可信的

题外话：很多人都说ADS不准，本人想法：ADS是帮助你加深理解以及仿真一个大概的图纸出来；如果ADS仿真都100%准，那还需要射频工程师干嘛，一个精通ADS的软件工程师完全可以搞定射频链路了。以上数据分析及想法仅代表个人观点，如有错误，欢迎指正

与非网火烽原创，谢绝转载！

吴玉刚

题外话说的很好

海信飞人

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LDHLEK

火烽老师!人实在,人品好!出书又出仿真实物,使读者更有信心学下去,牛!谢谢!

流星飞扬阳

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神的男人

烽哥，夜猫子来了，先赞你32个

valar

支持，支持！向你学习哦，谢谢火烽老师分享

angelabinbin

支持支持，谢谢分享

Missles

牛掰！！！峰哥威武！！

dateup

感谢烽哥，厉害！