射频放大电路的优化及仿真

考察图3中的S11数据，并联一个电容C将把标记点朝50Ω恒定电阻圆图靠近，一个串联电感可使其沿50 Ω圆朝Smith chart圆心移动。选择的L，C值要使电路无损耗地通过1 900 MHz。

3 最优化处理

通过在原理图中引入最优化控制器和优化目标，可以得到最优化的匹配网络。这里优化目标设置S11最大值为-10 dB，频率范围1 850～1950 MHz，对于S22进行类似设置。启动元件最优化处理，设置L优化范围是1～40 nH，C优化范围为0.01～1 pF。优化处理完成后匹配网络的元件参数值被自动替换为最优值，为电感添加电阻。最终得到放大电路如图6所示。

图6中元件参数设置：仿真频段100 MHz～4 GHz，步长10 MHz;SRC2中设置电压为5 V;终端Terml，R1分别标识为Num1和Num2，阻抗均为50 Ω;Q1中beta值采用默认的160;DC_Block1，DC_Block2电容值为10 pF;DC_Feed1，DC_Feed2均为120 nH;Rb，Rc阻值分别为56 kΩ和590 Ω。匹配网络中，L_match_in为18.3 nH&12 Ω，C_match_in为0.35 pF，L_match_out为27.1 nH&6Ω，C_match_out为0.22 pF。

同样对最优化电路运行S参数仿真，可以得到接近理想的电路性能如图7所示。

4 结 语

改善射频系统的性能，必须首要改进其各个功能部件的性能指标。比较图3和图7可以明显看到该放大电路性能的提升，这对于最大功率传输、抑制回波损耗等具有显著的改进作用。软件仿真是提高工作效率的一条捷径，诸如 ADS等高频仿真设计软件提供了可靠的设计依据，对射频系统设计也是必不可少的助手。按照上述优化结果制作出实际的放大电路模块，利用矢量网络分析仪进行测量，其S参数等各项指标均与仿真效果基本吻合。在笔者应用中，加入了该放大电路的无线通信发射机、接收机系统运行稳定，同时具有较强抗干扰性能。