功率放大器的问题解答

  01

功放或者LNA的输出回损S22参数有什么意义呢？

Q：请教一下，功放或者LNA的输出回损S22参数有什么意义呢？它信号链路是单向的，S22的好坏具体有什么影响？

A： 影响不大，一般也不怎么关注S22。

Q：就是我看好多功放及LNA都会标这个指标。

A：PA重点以loadline调试为主，即把load阻抗从50ohm调到PA管合适的阻抗，这个匹配网络就是单向的，这样输出的S22一般就不会照顾到，特别是PA管的loadline压得很低的话，S22就不知道飘到哪去了。

Q：多谢大侠解答。

  02

关于功率放大器（PA）增益和输入功率调整的讨论

Q：请教下各位大佬：实际使用时PA增益是固定的三个档位吗，想要达到输出目标功率只能调节PA输入端的功率吗？

A：PA的饱和功率回退完在你期望的值里吗？

Q：在。

A：移动终端用的线性PA的话PA的增益大多是定的。就调输入功率试试吧。Vref不一样也可能有差异。

Q： ，感谢感谢。

  03

讨论放大器二次谐波问题及供电偏置电路的影响

Q：请教一下各位大佬，如果一个板级电路中，放大器的二次谐波比较大，调整它的供电偏置电路能改善二次谐波吗？   除了让放大器工作在线性区还有其他好的改善方法吗？

A：要看你匹配结构，有些人偏置电路那颗电容参与匹配，可以控谐波。

Q：那个偏置电路中的电容参与匹配是指对器件本身的匹配？   

A：功放输出匹配。

Q：好的，谢谢！

  04

ADS软件中仿真与实际布局仿真差异问题讨论

Q：请教一下，为什么用ads在layout里面仿真有效果，然后导出为元件之后就不行了呢？

A：你这个回损接近0   都快反射完了。

Q：但是我在电路里面仿真的是S21啊。

不应该和这个差不多吗。

A：X1换成em model试试。

Q：这个在哪里设置呀，我这个是新版的，和老版的不太一样，我看的教程还是老版的，没找到这个设置。

A：在这里：

Q：哦哦好的，果然解决了！这是为什么？可以请教下吗？

A：抱歉，我也是初学者 只知道联合仿真得用em model  具体为啥还得请教群里大佬解答。

Q：好的好的，我这个教程里没提到这个，感谢帮助，可以问下你是怎么学的吗？我在zlib找到的资料好像都是老版本的。

A：资料是ADS2011吗？

Q：13年的书，但是ads版本没说，应该还比较老。

A：差不多吧，逻辑没变，界面还是有改动。

Q：是的，主要是书上的有些功能新版没有了，不知道在哪里找，所以会麻烦一些。

A：“ 哦哦好的，果然解决了！这是为什么？可以请教下吗？”   建立一个映射关系，将EM仿真模型映射到layout symbol中。

Q：好的，感谢大佬。

  05   高频电磁场仿真中介质层电长度较小时的网格划分策略

Q：大家用cst或者hfss仿真的时候，如果介质层的电长度很小，比如0.001波长厚度的介质，应该怎么仿真才能保证精度够呢？

A：cst你就建一个meshbox和control items剖分细一点，hfss不是特别清楚 一般是自适应网格。

Q：一般一层介质需要多少网格呢？三层网格够不够？

A：至少两个 但是网格线要和边界面重合，不要出现网格包含多个介质情况。

Q：嗯嗯好的，感谢。

A：CST  T求解器里面的自适应网格选项选上可以不用人为干预。

A：有些强耦合区域还是要故意剖细一点。

Q：嗯嗯是的，自适应有时候效果不太好。

  06

N9020A IQ数据分析及转换问题探讨

Q：请问一下，有人知道为什么是德的信号分析仪（N9020A） IQ分析模式下导出来的csv数据，第一列的IQ数据为什么我带入公式转化成dbm单位和信号分析仪自身显示出来的dBm单位的曲线数据，每个对应点都固定相差3dB呢？

A： 如果是比仪表的大3dB，也许是iq数据没有做rms处理？

Q：你好，感谢回复。这是我参照的转换计算公式，I数据和Q数据分别是3001个点，通过该计算公式得到的图形，与频谱显示的图形完全一致，只是幅值整体低约3.01db。源信号是经过IQ数字调制得到的的占空比0.1的脉冲信号。
请问您指的对iq数据进行rms处理具体是怎样操作？

A：就是图中IQmag的位置。功率和幅度类似，也分Peak和RMS两种，仪表默认基本都是后者，所以区别就是RMS功率计算上这个IQmag需要除以sqrt(2)

Q：明白了，感谢解惑

  07

怎么判断A类还是AB类的静态工作点？

Q：有没有大佬，知道怎么判断A类还是AB类的静态工作点？

A：可以直接看datasheet

Q：但我把扫描的电流变了之后，我这个交流线也不一样，导致我两次选择的静态工作点，这个电流差的很大。就通过数据手册 查这个图吗，然后根据数据手册的这个图，确定吗？

A：什么类，你要看transfer curve啊，实际的loadline也不会呈现这种趋势。

Q：没太明白，实际的 loadline 应该怎么确定呢？

A：谐波平衡可以画，ids vs vds，要在射频激励下，推到psat。

A：可以参考一下：

Q：就我不太了解这个扫描这个电流的时候，怎么确定这个扫描的范围。不同的范围画出来的负载线，对应的静态电流不一样。

我不是应该首先确定我静态的工作点，再去考虑大信号的问题吗？

A：因为这个只是管子模型，要看手册上的支持的电流是从哪到哪，在ADS里你可以在任意设置扫描区间，但设置范围应该符合实际，要参考datasheet给出的区间。

Q：数据手册这个电流没发现过，因为这个区间是根据管子的大小定的。

A：是不是给了推荐电压或者电流，仔细看一下。

Q：我们这个电压电流，都需要根据自己的设计要求定的。

A：Ice取不同，导通角也不一样，最后的性能表现也不一样。

Q：这个肯定，但刚开始设计的时候，对于不同的类型，需要一个大概的静态电流参考范围。

A：你看看如果ice开太低是不是会有增益扩张，容易出现浅c类的特点，要尽量避免吧。

A：肯定是要根据情况改的，很正常，手册给的是推荐电压，你再根据你的情况改，如果你想做AB试试往下调节，m1。

Q：我这张图的话，a 类点就变成 m1 和 m2 之间了，而上一图的话，m1 是 a 类点

A：不要看图，我说了模型是超出实际范围的，要看手册给的数据，模型只是仿真用得到，扫描范围如果继续扩大，不又变了吗？这个不是准的。

Q： 这个咋搞出来的。

A：pdk自带的example。

Q：感谢感谢，感谢两位，我多去看看这个数据手册。

A：我认为是最好用小信号测静态点，然后用大信号可以看看实际效果如何，看看电路在大信号下是否会出现非线性失真、饱和，再看看波形如何。

  08

为什么原理图仿真和联调的性能差距特别大？

Q：大佬们，原理图仿真和联调的性能差距特别大，可能是什么原因造成的？

A：和什么联调？啥性能差距大？

Q：版图联调，都大，s11，s21，nf。电路仿真s11在-10以下，到了版图联合仿真，就跑到-5去了。

A：看下直流对齐没。
 

Q：对齐了，一般情况是不是不会有这么大的差距。

A：是啥频率的呀？

Q：11-15GHz。

A：那应该差距不大 一般不会这么大差距 ，检查下tb吧。

Q：我再仔细检查检查吧？

A：或者看一下节点间哪些版图寄生比较大  在前仿真代入该寄生 看能否对齐。

Q：嗯嗯，谢谢。

  09

双音间隔越大，imd3值是越大还是越小？

Q：大佬们，问个问题，双音间隔越大，imd3值是越大还是越小？

A：取决于你的基带阻抗，具体看J C Pedro教授的文章，Impact of the Input Baseband Impedance on the Instantaneous Bandwidth of Wideband Power Amplifiers。

Q：好的好的 感谢感谢。

  10

电源到地电容对PA增益和输出功率影响的讨论

Q：请问下各位群友，有没有遇到过电源到地的decap电容如果加得多一点，PA的增益和输出功率反而往下降的情况呀？

A：加多了谐振坑压到PA带内去了吧。

Q：可是这是从电源到地的decap，为什么会影响谐振呢？

A：电源到地也有一个谐振阻抗，电容和寄生电感引起，相当于你的放大管加了源极退化电阻。

Q：那这种谐振应该算是串联谐振吧？那岂不是越谐振，阻抗越小，VDD到GND的阻抗越小，然后VDD越稳定，对PA的性能越好吗？

A：对地电容有具体数值吗？功放什么频率？

Q：因为是片内的，所以也不太清楚具体数值，然后放大器是2G多的，频率也不高的感觉。

A：可以看小信号S21，是不是靠近主频有小凹坑。

Q：看不了，因为是个系统，PA前还有很多模块的。

A：那看2G前后200MHz的频率点，是不是中间点增益低，两边增益高。

A：不能简单的看错串联谐振，且片外滤波电容也有谐振。

Q：那这种怎么去影响PA的增益和输出功率的呢？

A：刚说了啊，其他群友也说的是这个意思。

A：估计是cap电容值太小了，pf级别的。

Q：好的，谢谢大家。

注释：文章转自 慧智微电子 公众号