基于ADS的基站功率放大器仿真實(shí)現(xiàn)

如果因不穩(wěn)定在輸入或輸出端口出現(xiàn)負(fù)阻時(shí)，就可能發(fā)生振蕩，則需要采用在輸入或輸出端串聯(lián)或并聯(lián)負(fù)反饋的方法使晶體管穩(wěn)定。仿真實(shí)例中采用ADS 自帶mu- load 和mu- source 公式滿足的條件來(lái)判定功率放大器穩(wěn)定性，通過仿真可以得到器件的穩(wěn)定性曲線如圖3 所示。由下圖仿真結(jié)果可見在工作頻率范圍內(nèi)mu- load 和mu- source 都大于1 滿足絕對(duì)穩(wěn)定的條件。

圖3 穩(wěn)定性分析結(jié)果

基站功率放大器的增益應(yīng)能滿足不同基站功率等級(jí)需要，根據(jù)上行鏈路中塔頂放大器的增益進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到上下行鏈路的平衡。在高增益方案中，信號(hào)增益可用S 參數(shù)仿真dB（S （2, 1） ） 來(lái)衡量。圖4為放大器的增益仿真結(jié)果，能夠看到在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)都符合增益大于16dB 的要求。

圖4 S21（增益） 仿真結(jié)果

4. 3 單音信號(hào)仿真電路與仿真曲線

單音信號(hào)仿真是掃描功率的諧波平衡仿真，主要是得到ldB 壓縮點(diǎn)和放大器的功率附加效率曲線。圖5 是單音信號(hào)仿真電路圖，這里頻率設(shè)定為中心頻率1960MHz.

圖5 單音信號(hào)仿真電路圖

圖6 和圖7 為由以上電路原理圖仿真得到的輸入輸出功率關(guān)系和功率附加效率仿真結(jié)果，能夠看到當(dāng)輸入功率為31dBm 時(shí)，P1dB即圖6 中的m2 輸出為45. 686dBm. 圖7 給出了功率附加效率在10%~ 50%范圍內(nèi)隨著輸入功率的變化曲線。由此可知輸出功率及效率達(dá)到了基站功放的要求。

圖6 理想輸出功率和增益壓縮輸出功率曲線

圖7 功率附加效率仿真結(jié)果

4. 4 雙音信號(hào)仿真結(jié)果

雙音信號(hào)仿真是測(cè)試放大器線性度的重要手段，它是將頻率相近的射頻信號(hào)輸入到放大器，利用諧波平衡法，得出放大器輸出信號(hào)中的三階互調(diào)失真分量與基波信號(hào)的相對(duì)關(guān)系。將輸入的雙音信號(hào)頻率分別設(shè)置為1958. 75MHz. 和1961. 25MHz的正弦信號(hào)，則三階互調(diào)失真的頻率分別為1953.75MHz 和1966. 25MHz. 圖8 為雙音信號(hào)的仿真結(jié)果。由仿真結(jié)果可以計(jì)算出IMD3 為- 32. 68dBc.

圖8 雙音互調(diào)仿真結(jié)果

通過對(duì)比有關(guān)晶體管MRF19060N 的特性曲線和仿真結(jié)果可知，仿真結(jié)果和測(cè)量結(jié)果是一致的，但也存在一些微小差別。這主要是由于實(shí)際的器件和仿真模型不完全相同造成的。

5 結(jié)束語(yǔ)

文中針對(duì)基站功率放大器的輸出功率大以及良好的線性度、較高的性價(jià)比和高可靠性等要求，通過采用ADS 軟件的仿真和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基站功率放大器的性能要求。這不但能夠擴(kuò)大基站覆蓋范圍，提高通信質(zhì)量，同時(shí)也節(jié)省了開發(fā)的成本。文中給出了仿真特性的電路圖和仿真后的特性曲線，同時(shí)對(duì)仿真曲線和實(shí)際測(cè)試的特性曲線進(jìn)行了比較，比較結(jié)果表明得到的仿真曲線和實(shí)際測(cè)試曲線是一致的，表明這種設(shè)計(jì)方法和步驟是可行的?？梢杂行У貞?yīng)用于基站系統(tǒng)來(lái)提高基站的發(fā)射功率，使原有盲區(qū)范圍變小甚至實(shí)現(xiàn)無(wú)盲區(qū)覆蓋，達(dá)到改善通話質(zhì)量、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。