增益压缩仿真的基本概念与仿真实例

增益压缩仿真主要用于计算非线性电路的增益压缩点，包括1dB压缩点、3dB压缩点等。与三阶交调点相同，这些也是衡量线性度的重要指标。接下来的总结按照基本概念补充，压缩增益仿真面板与仿真控制器、实例、实验步骤进行总结。

基本的概念

1dB压缩点：放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。随着输入功率的继续增加，放大器进入非线性区，其输出功率不再随着输入功率的增加而线性增加，也就是说，其输出功率低于小信号增益所预计的值。通常把增益降到比线性增益低于1dB的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。

3db压缩点，是指相对于放大器的小信号增益，放大器增益减小3dB时的输出功率。

增益压缩仿真原理：增益压缩仿真由用户设定具体的压缩点数值，将理想的线性增益曲线与实际的增益曲线比较，得出由电路非线性制造的理想输出功率与实际输出功率之间的差值。

在仿真过程中，增益压缩仿真控制器根据用户设定的增益压缩点，绘制理想输出功率与实际输出功率曲线，直到二者的差值达到预定压缩点时，仿真完成。用户可以在仿真结束后得到到达压缩点的输入功率和输出功率值。增益压缩仿真的低噪声放大器、混频器、功率放大器等射频非线性电路分析中应用广泛。

增益压缩仿真面板与仿真控制器

1、标准增益压缩仿真控制器（XDB）：主要设置电路包络仿真的输入基波频率、最高次谐波频率以及过采样阶数等内容。

2、增益压缩仿真选项控制器（OPTION）：设置增益压缩仿真的环境温度、设备温度、仿真收敛性等，参数设置与标准S参数仿真控制器相同。

3、增益压缩仿真扫描方案控制器（SWEEP PLAN）：设置扫描方案，对多个变量进行扫描分析，参数设置与标准S参数仿真控制器相同。

4、参数扫描控制器（PARAMTER SWEEP）：设置增益压缩仿真的扫描变量、仿真控制器等信息，参数设置与标准S参数仿真控制器相同。

5、节点名控制器（NodeSetByName）和节点设置控制器（NodeSet）

6、显示模板控制器（Display Template）和测量公式控制器（MeasEqn）

7、线性预算控制器（BUDGET LINEARIZATION)

8、增益压缩动态范围控制器（CDRange）

框图如下：

实例

采用谐波平衡法仿真中的放大器电路进行增益压缩仿真，主要仿真电路的1dB压缩点，与谐波仿真中得到的三阶交调点比较，分析放大器的线性度特性。

实验步骤

和之前一样，在前面实验的原理图上进行修改，删掉不用的仿真控件和相关控件，增加压缩仿真的仿真控件。

1、修改信号源，从“Source-Freq Domain”中选择一个P_1Tone源，并对其进行设置。这里设置的是固定值，信号强度和频率固定。

2、在“Simulation-XDB”元件面板中选择增益压缩控制器。

3、对变量进行定义和赋初值

4、完成设置后进行仿真，看输入输出的功率，可以得出输入输出的功率都没有变。

5、我们要得到的是对输入功率进行扫描，所以删除原来的压缩仿真控制器，将输入功率的值改为dbmtow(RF_pwr)。从“Simulation-HB”元件面板中选择一个谐波平衡法仿真器插入原理图中，并对其进行设置。频率设置为2.4GHz，“Sweep”设置如下，表示扫描的是RF_pwr，线性扫描，起始能量是-40dBm到-10dBm，扫描步长是1dBm。

6、增加两个公式，分别表示的是基波信号的功率和基波信号的放大倍数。

7、进行仿真，输出仿真结果。

从图中就可以看出，当m3比m2降低了1db，这时1dB压缩点的输入信号的功率为-11dBm，即1dB压缩点是-11dBm，此时输出的功率是m1标记的-1.168dbm。同理，计算3db压缩点。通过看1db压缩点和3db压缩点，3阶交调点，对放大器的线性度进行判断，判断其线性度是否良好。

好了，今天就总结在这里了。到这里，对ADS仿真的原理方法，基本仿真总结的差不多了，这些操作和步骤在后面的电路仿真中具有重要的作用。后一篇将对滤波器的原理、分类、设计仿真进行总结。