930-960MHz GSM基站功率放大器设计+PCB图(8)
3.2电路的设计与仿真
第一级衰减器选用AT-255，SOT-25封装体积小，匹配网络简单方便，可靠性高，器件的线性度很好，根据电压控制，它可以提供10-20dB左右的功率衰减；第二级选用MHL9838集成功率放大芯片，该芯片内部集成了匹配网络，因此设计简便，可靠性也非常高，用做推动放大级性能十分理想，该模块可以提供31dB左右的功率增益。
整个系统的关键在于末级放大。末级放大器由于输入功率很大，其非线性度对于信号的影响是巨大的。在这个多级功放模块中，由于前两级可靠性高，最后一级的性能对于系统的性能起着决定性的作用。实际上，移动通信系统中非线性放大器对发射信号的影响，与调制方式密切相关，GSM制式采用GMSK调制方式，是一种恒定包络的调制方式，对于线性度的要求较采用CDMA制式的系统低一些，用功率回退法这种线性化技术可以满足指标要求。综合考虑之后，选用Freescale公司的MRF9135功率放大管，它可以提供17dB功率增益、135W(略大于47dBm)的输出功率以及此输出功率下-31dBc的三阶交调抑制度，采用功率回退之后，三阶交调抑制度可以符合指标需求。
3.2.1 压控衰减器AT-255的芯片基本资料见下图3.1：
图3.1 AT-255的基本资料
根据Vc控制功率的衰减量，如下图3.2：
图3.2衰减与控制电压的关系
3.2.2 MHL9838集成功率放大芯片，该芯片内部集成了匹配网络，它的增益曲线如下图3.3：
图3.3功率增益、输入返回损耗、输出返回损耗与频率的关系
衰减器和激励级功放的原理图电路如图3.4
图3.4衰减器与激励级功放电路原理图
3.2.3负载牵引法设计功率放大器
在本文中采用MRF9135功率管作为末级功放管，其典型工作曲线如图3.5
图3.5 AB类宽带电路性能曲线
（2）MRF9135匹配设计
负载牵引设计Load—pull
在新建的HB1Tone_LoadPull原理图中删除原有的砷化镓FET模型，替换为加入偏置后的MRF9135的电路，并设置所需参数如图3.6
图3.6负载牵引设计Load—pull的仿真模型
用ADS软件对原理图进行仿真，弹出数据显示窗口。
图3.7 仿真结果
工作点与管子的输入输出阻抗有关,也与增益有关,通过调整工作点,先满足增益要求,同时也要兼顾阻抗变化。
（2）确定输出的负载阻抗
图3.8 确定输出负载阻抗的仿真模型
从图中可以看出最大效率时的输出阻抗impedance=0.010+j0.013，在最大功率时的输出阻抗impedance=0.522+j0.627。可以看出两个值很接近。为了得到最大输出功率，选择impedance=0.522+j0.627作为MRF9135在945MHz的输出阻抗。
（3）使用Smith圆图进行匹配
ADS仿真得到的匹配电路结果（图解）：
图3.9 匹配电路图
（4）负载牵引设计Source—Pull
将设计的输出匹配电路加到Source—Pull模型中，利用ADS软件进行原理图电路仿真：
图3.10负载牵引设计Source—Pull的仿真模型
仿真结果如图3.11：
图3.11负载牵引设计Source—Pull的仿真结果
（5）对输入阻抗1.002-j3.271进行共轭匹配，即是匹配到1.002+j3.271.在smith圆图中仿真并得到结果
图3.12 smith圆图中的仿真结果
（6）电路优化设计
在ADS中进行谐波平衡仿真并加上优化控件进行优化
图3.13优化后的电路图
得到优化结果
图3.14优化后所得的仿真曲线
从图中可以看出，在输入功率为29dBm时，该电路输出功率为47dBm，信号的增益为17.202dB，1dB压缩点在50dBm，完全满足设计要求。