這里簡單介紹一下關于諧波類功放的ADS仿真流程：

01 DC_IV

首先要對管子的模型進行直流靜態工作點分析，管子采用CGH40010F，工作頻點為2400MHz。

選取柵壓為-2.8V，漏級電壓為28V。

02 偏置設計

采用設計頻段的四分之一波長線和旁路電容進行組合，起到遏制交流的作用。其中旁路電容的選擇一般取諧振點電容，也就是我們這里設計的2400MHZ電容。

S21代表交流信號通過，S31代表對交流信號呈開路狀態。

03 穩定性設計

搭建我們的穩定性電路，這里的穩定性設計和一般仿真書上的方式是一致的，我們這里僅對一些細節進行講解。

在整個穩定性設計中，起主要作用的是并聯RC電路，在低頻時，電容成大阻抗，所以信號主要從電阻通過，我們可以通過調節電阻來達到降低增益提高低頻穩定性的作用。（可以從穩定性系數K的公式中驗證這個結論） 在高頻時，信號主要由電容通路走過，可以通過調節電容的方式來改善我們的穩定性系數 。（仿真時，這個電容盡量用實際電容來替換，可以用村田系列電容）

這里我們進行強調，我們做穩定性的頻率范圍不能只看我們所設計的工作頻段，而是應該考慮整個管子的工作范圍，例如CGH40010F管子，其工作頻率范圍為DC-6GHz，所以我們要設計整個頻段的穩定性，這樣才能保證在測試時不會因為管子不穩定而造成自激損壞管子。

大多數時候，我們會碰到管子低頻不穩定的情況，單純的通過并聯RC電路是解決不了這個問題的，所以我們會在柵極并聯一個電阻，這個電阻可以直接提高低頻穩定性，也可以保護電路。電阻值通過調諧決定。

除此之外，我們還要添加一個最大增益控件去看一下在我們所設計目標處的最大增益，來保證我們不能一味的去提高穩定性而犧牲我們的增益，具體的要根據我們的指標去決定。

04 F類諧波匹配網絡設計

我們需要先建立一個諧波抑制網絡，滿足F類的條件。二次諧波短路，三次諧波開路。

其相應的結果圖

05 負載牽引和源牽引

我們需要把我們上一步中的理想諧波抑制網絡變成實際諧波抑制網絡，然后加入我們的穩定性電路，注意這里添加了焊盤，是為了保證我們的晶體管可以進行焊接，尺寸寬度需要按照數據手冊和我們的牽引結果進行調整。
這里注意一點，我們可以有選擇性的在負載牽引中添加穩定性電路，通常情況下，添加穩定性電路可以幫助我們更好的設計輸入匹配，但是會帶來輸入功率過大，輸出功率不足或者效率不高的現象，但是這樣的結果更切合于我們的實際工程應用。
當我們選擇不去添加穩定性網絡時，輸入匹配通常要通過優化來進行設計，具體步驟可以看我們的下一節，關于逆F類功放的設計中采用的方法。

06 輸入匹配和輸出匹配

鑒于輸入輸出匹配大多數人都會設計，所以這里不再進行多余的贅述，初學者可以用Smith圓圖對牽引出來的值進行設計，為了減少之后合路以后的調試麻煩，我們盡量在做匹配時加上我們的偏置電路，偏置電路會對結果有些許影響，可以采用手動調諧的方式進行微調。而對于熟練匹配的工程師，可以直接采用自動優化的方式進行設計。

07 小信號分析

在設計完基本的匹配、偏置、穩定性之后，我們需要將整個電路進行整合，整合后觀察我們的S11、S21、stabfact是否滿足我們的指標，如果指標基本滿足我們的需求，我們可以直接進行大信號仿真。
如果碰到S11發生頻偏的現象，我們可以分為兩種情況進行考慮，在S11頻偏的情況下，我們可以先去看一下我們的大信號結果是否好，如果大信號結果不好，我們需要調整的就不僅僅是S11，如果結果好，我們可以直接調整S11的頻偏現象，然后重新帶入大信號仿真去看結果。
而具體調整S11的方式主要從輸入匹配入手。先只改變輸入匹配，如果輸入匹配帶的影響是消極的，就要考慮輸出匹配的影響了。

08 大信號（HB）分析

對于窄帶信號我們可以只帶用ADS自帶的仿真模板

在代入模板后，我們直接去觀察我們的輸出功率和效率。

通過參考多種論文和實際仿真，我們發現，我們在做大信號仿真時，可以不去考慮增益壓縮的問題，增益壓縮涉及到線性度的問題，我們想要解決線性度的問題可以通過后期的數字預失真的方式去調整。 我們在這里只關注是否我們的輸出功率可達到40dbm，效率是否可以盡可能的大，

如圖使我們的大信號結果圖，我們發現PAE效率可以達到73.3%左右，輸出功率也滿足，雖然增益出現了嚴重的壓縮，我們也可以接受，如果想做到更好，我們可以將增益壓縮控制在3dB以內，因為在工程上我們希望壓縮可以在3db以內（這里的結果是版圖仿真的結果），我們這里的結果是驗證F類仿真的試驗，讀者可以自己進行設計，達到更好地效果。

09 電壓電流波形圖驗證

由于我們通常考慮F類這些諧波類功放的出發點是電流層，而CGH40010F這個管子也給了相應的寄生參數，所以我們這里設計了去封裝電路，
我們將這個電路放在晶體管漏級和我們的諧波抑制網絡間，注意電流表方向。

注意看電壓電流曲線也是在HB仿真下進行的。
電壓電流波形如下圖

這里展示的是不同輸入功率下的電壓電流波形圖。基本滿足F類的波形圖，即電壓電流重疊面積小，代表著直流功耗小。

強調一點，如果我們采用的晶體管并不是像CREE系列的晶體管，我們也可以看電壓電流波形，我們只需添加一個電流表就可以了，可能結果圖稍微有點畸形，但是只要有大致的圖像就可以。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的关于F类最基础的ADS仿真的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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