基于負載牽引技術的射頻功率放大器設計

負載牽引結果如圖3 所示，同一條等高線代表的是相同的輸出功率，越趨向于中心點，輸出功率越大，最中心點為最大輸出功率，這是一個不斷收斂的過程。等高線輸出功率公式如下：

上式中，Pdelmax 為最大輸出功率，contour[6]是軟件中自帶的等高線函數，由此公式可以得到以Pdelmax 為中心、Pdel_step 為步進的等高線，如圖3 所示。

對應于最大輸出功率的負載即為最佳負載，由圖3 可知，此次設計的功率放大器的最佳負載阻抗為（39.142+j9.092）Ω

接下來設計輸出匹配網絡使實際負載與最佳負載形成共軛匹配，從而使輸出功率最大化，使用Smith 圓圖做匹配。

3 整體仿真

輸出阻抗匹配網絡做完后再做輸進匹配網絡，將輸進阻抗匹配到端口阻抗(50Ω)，輸進匹配網絡的主要目的是要提供夠高的增益，這與輸出匹配網絡是為了達到所要求的輸出功率 不同。S 參數中S11 表征輸進匹配情況，S21 表示增益，仿真結果如圖4 所示，由此可以看 出輸進匹配較好且增益基本符合要求。

最后使用增益壓縮仿真，得到輸進1dB 壓縮點約為-9dBm，在1dB 壓縮點處的輸出功率以及功率附加效率如圖5 所示，這種結果滿足指標要求。

4 總結

本文描述了5.2-GHz WLAN 的射頻功率放大器的設計方法，首先設計放大電路，接著利用負載牽引技術找到能使輸出功率最大化的最佳輸出阻抗，以此為依據利用ADS 軟件中的Smith 圓圖設計輸出匹配網絡，然后再做輸進匹配，輸進匹配目的是提供夠高的增益，最后進行整體優化、仿真，得到增益、輸出功率以及功率附加效率（PAE）等性能參數，能夠滿足系統要求。