番外5：ADS功放设计之负载牵引与源牵引

番外5：ADS功放设计之负载牵引与源牵引

在功放电路设计中，负载牵引和源牵引至关重要，合适的负载阻抗直接影响了设计的性能和效率。有研究表明，负载牵引和源牵引在实际设计中会相互影响，因此在实际设计过程中，负载牵引和源牵引需要交替进行，反复迭代并以此来获得最佳阻抗。
对基波阻抗如此，对谐波阻抗亦如此。

1、基波的负载牵引和基波的源牵引

第一次负载牵引
对于某些情况，对基波进行牵引即可满足设计要求。此处介绍使用ADS对基波进行牵引的方法。首先按照下述路径打开功放的负载牵引模板：


打开后界面如下所示（此处电路图已经进行了一些修改，下面一一讲述）：

首先需要将此次设计所使用的管子插入到图中，如果有稳定电路需要将稳定电路一起插入到图中：

其次需要对频率、偏置、输入功率进行设置，此处使用的管子的最大输出功率为40w，大信号增益一般为10db左右，设置输入功率为28dbm使其近似达到饱和状态。此次负载牵引频点选择为2400Mhz，按照数据手册推荐的栅极电压和漏极电压供电：

全部设置完成后对原理图进行仿真，发现系统的最高效率可达百分之72左右，记录此时的阻抗数值（此处使用右下角的圆图读取数值，可以看到此时数值为12.543+j15.757）：

第一次源牵引
通过第一次负载牵引我们得到了第一次负载牵引的最佳的基波阻抗，此处进行下一步，打开源牵引模板：

打开后如下所示：

首先插入此次设计所使用的管子，合理设置频率、偏置、输入功率等相关参数，设置的原因和上述一样：

在原理图右下角可以设置相关基波与谐波阻抗，将之前得到的基波负载阻抗填写进去，其他保持默认即可：

点击仿真按钮运行源牵引仿真：

依旧使用右下角图表获取相关源阻抗，此处基波源阻抗为4.757-j*9.773，获取基波源阻抗后可以进
行第二次负载牵引。

第二次负载牵引
回到负载牵引模板，将红框中的源阻抗数值填入刚刚源牵引所获得的源基波阻抗值：

再次点击运行进行仿真，发现效率相比与第一次的负载牵引提升一点点，但是最高效率处的负载阻抗没有变化，由此基波牵引全部执行完毕（如果此处的负载牵引最佳阻抗值发生变化，需要将其再次带入源牵引原理图中做第二次源牵引，如此反复迭代，直至获取满意的性能）：

基波源牵引和负载牵引原理图最终截图如下所示，首先是负载牵引：

其次是源牵引：

2、二次谐波的负载牵引和源牵引

二次谐波的第一次负载牵引
将原来的负载牵引原理图改个名字，从designguide中再次打开一个原理图（因为负载牵引原理图叫这个名字的同时只能存在一张）：

在新的原理图中插入所使用的晶体管，设置好相关频率、偏置参数：

修改阻抗参数，将原来的Z_l_2修改为Z_l_1，修改完成后填入之前牵引获得的基波阻抗值：

同时填入基波源阻抗和基波负载阻抗：

修改完成后双击如下变量控件：

修改其中LoadArray中的数值，修改完成后如下所示，修改后点击确定：

运行仿真，对二次谐波负载阻抗进行牵引，得到结果如下所示，可以看到在进行二次谐波的牵引后效率最高可到百分之78左右，比只考虑一次谐波提升百分之5左右，此处任然使用右下角获取二次谐波阻抗数值，二次谐波最佳负载阻抗为10+j*31.17：

二次谐波的第一次源牵引
同样修改原来源牵引原理图的名字，按照同样的路径再次打开一个源牵引模板，在源牵引原理图中插入原来所使用的管子，合理设置偏置、频率等参数：

双击变量控件,修改其中的参数如下所示，主要是修改蓝色那一栏的参数：


修改完成后在阻抗填写栏填入相关的基波源阻抗和负载阻抗、二次谐波负载阻抗（当然要将原来的Z_s_2改为Z_s_fund）：

修改输出源，dbmtov(Pavs,Z_s_2)：

运行仿真，观察结果：

按照同样的方法，选取效率最高的阻抗值，此处为4.839+j*27.818

二次谐波的第二次负载牵引
将上述二次谐波的源阻抗带入负载牵引模板：

运行仿真得到结果：

可以看到结果没有太大变化，最佳负载阻抗也没有变化，由此二次谐波的牵引已经全部完成。