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