1、射频功率放大器设计之偏置电路设计

1、射频功率放大器设计之偏置电路设计

在射频功率放大器的设计流程中，偏置电路的设计为其中十分重要的一环。

在一般的设计中，偏置电路的设计要求为隔离射频信号对电源的干扰，所以往往采用四分之一波长线的方式进行设计。
其具体流程是先使用电容使其对射频信号对地短路，然后连接四分之一波长线进行阻抗变化，从而使射频信号开路，由此使用高阻抗来防止射频信号进入电源部分。
但是使用电容开路的方式往往存在一些问题，首先电容是需要焊接的器件，焊接的位置会影响设备的性能，其次电容具有其固定的谐振频率，选择合适的高频电容往往比较麻烦。
此处使用扇形微带线进行设计（扇形微带线相当于对地电容） 。

1 设计要求

此处设计F类功放设计偏置电路，其要求为基波和奇次谐波开路，偶次谐波短路。一般而言，F类功放的偏置电路也可以用于通用的功放设计电路，其具体要求如下：
中心频率：2.4Ghz
基波对地开路：基波对地阻抗>10000欧姆
二次谐波对地短路：二次谐波对地阻抗<1欧姆
三次谐波对地近似开路：三次对地阻抗>200欧姆
不影响基波通过

2 原理图设计

按照最初的理论部分的结构图进行设计，构建如下的电路原理图：

其中TL2为四分之一波长线，两个扇形微带线分别工作在基波频率和二次谐波频率，从而使1端口基波和三次谐波开路，二次谐波短路。对此电路进行仿真和调谐，得到如下结果：

由上图可见，原理图仿真可以基本满足设计要求，对其进行版图仿真。

3 版图仿真

此处使用Rogers4350B板材，其参数为3.66和0.0037，进行合理设置并添加相关端口，构建如下的原理图：

在此节目生成电路板图，生成后如下所示：

对此版图进行layout设置，具体细节不详细赘述了，基本参数如下：





全部设置后点击仿真按钮进行版图仿真，一段时间后运行结束，得到EMmodel：

使用layout建立symbol，选择looklike选项，建立后如下所示：

4 版图联合仿真

新建原理图，用于版图联合仿真测试，插入之前产生的symbol和相关控件：

选择使用emModel作为仿真数据：

设置好扫频参数，点击仿真按钮进行仿真，得到如下结果：

由此可以看到设计的偏置电路效果很好，能够达到要求，但是在大部分情况下原理图仿真结果和版图仿真结果并不一致，需要进行微调。
比如版图仿真结果中心频率偏移了100Mhz变成了2.5Ghz，那么我在原理图设计的时候需要将原理图仿真结果调整到2.3Ghz才行，由此才更有可能在版图仿真时得到2.4Ghz的结果。

最后

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