ADS8mm波段收发前端设计与仿真+文献综述(7)
其电路如图2.2.5
回到原理图，对其进行S参数仿真，如图2.2.6
S参数曲线如图2.2.7
图2.2.4 威尔金森功率分配器设计窗口
图2.2.5 功率分配器电路
图2.2.6 对功分器进行S参数仿真电路图
图2.2.7 功分器的S参数曲线图
由图2.2.7可见，S(1,1)=-19.4dB，S(2,1)=-3.1dB，S(2,2)=-27dB，S(2,3)=-22.1dB。在通带范围内，输出最大衰减为3.1dB，即10∧-0.31=0.49，与理想功分器的0.5相差甚小，故该功分器可用于系统电路中。
第三章 8mm波段收发前端有源电路设计
3.1放大器的原理及设计
各种无线通信系统的发展，大大加速了半导体器件和放大器的研究进程。射频放大器在无线通信系统中起着至关重要的作用，它的设计好坏影响着整个系统的性能。在各种无线系统中由于不同调制类型和多载波信号的采用，射频工程师为减小放大器的非线性失真，尤其是设计无线基站应用的高功率放大器时面临着巨大的挑战。采用EDA工具软件进行电路设计可以掌握设计电路的性能，进一步优化设计参数，同时达到加速产品开发进程的目的。
3.1.1 功率放大器的主要参数指标
(1) 1dB功率压缩点(Power Out at 1dB Compression Point，记为P1dB)
通信系统中输出功率单位通常以dBm表示:
10logPout(mW)=(dBm) (3-1)
当放大器在非常低的输入功率时，功率增益为常数，放大器工作在线性区。当输入功率增加时，受到放大管非线性特性影响，放大器功率增益逐渐被压缩，限制了最大输出功率。在此区域，有线性失真、谐波和交互调变失真现象发生。若再继续增加输入功率，则因放大管己工作在饱和区，其输出功率几乎文持不变，如图3.1.2所示。通常以输出增益(Gout)比线性增益小1dB的位置来定义放大器工作范围的上限，也就是1dB输出功率压缩点(P1dB)，则P1dB点所对应的输出功率值表示式为
P1dB(dBm)-Pi(dBm) =Gout(dB)-1 (3-2)
图3.1.1 功率放大器的输入与输出关系
(2) 功率增益(Power Gain)
小信号增益((Small Signal Gain):当输入多少的功率时，就会依照其放大功率来放大，这是理想的放大器，但事实上这不可能做得出来。一个真正的放大器会因其放大管之特性不同而有不同的饱和区，以致在一个区段内之增益有所不同。
输出功率增益比(Gain at Rated Power Out):在不同的输出功率，其增益也会有所不同。故有些放大器会特别标示，其在多少的输出功率时的增益是多少。
(3) 效率(Efficiency)
因为在输入功率转换成输出功率过程中，一定会有功率损耗的情形发生，并且效率与线性度往往都是互相抵触的，因此在设计放大器电路时必须做适当取舍。
(4) 失真(Distortion)
信号失真主要是由有源元件的非线性引起的。其失真主要为谐波失真(Harmonic Distortion)、AM to PM Conversion、互调失真(Inter Modulation Distortion, IMD)。
谐波失真:当功率放大器输入单一频率信号时，在输出端除了放大原信号外，原信号的各次谐波也被放大，因此极可能干扰到其他频带，故在系统中均有明确的规定信号的谐波衰减量。