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基于模型的GaN PA设计基础知识:内部I-V波形的定...(三)

2020.9.28

采用“波形工程”,对F 类功率放大器设计示例进行微调

但是,如果您的内部波形不能反映您的工作类型所需的I‑V 波形呢?可进行谐波调谐。所有的Modelithics Qorvo GaN 库模型都允许电路设计人员在调整或优化负载匹配电路时监测内部电压和电流波形,直到获得所需的波形。有时候这称之为功率放大器设计的“波形工程”法。

为了演示这种波形工程概念,下一张图显示了进行谐波调谐前后对内部I‑V 波形实施功率扫描的结果。与上一节中所示的F 类初始波形图相比,我调整了基本负载阻抗,将效率优化到71.5%。比较底部的两个图时,注意以下几点:

在调整了第三谐波和“按平方计算电压”之后,效率提高了9%,达到80.5%。

效率得到提高的同时,已达到的功率电平(34.9 dBm) 并未发生变化。

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进行内部节点仿真有助于高效实现GaN 功率放大器设计

总之,外部波形对设计没有用处,因为它们不受I‑V 曲线限值的约束——正是这些电流/电压的限制决定了设备在给定的偏置/电流/匹配条件下的功率性能。

最好在内部端口中为您的设计实施I‑V 波形仿真。仿真I‑V 波形是实现以下目标的关键:

· 优化匹配网络s
· 补偿设备寄生效应引起的失真
· 达到最佳的功率和效率
· 获得一次性过关设计

之后,您可以使用波形工程来进一步微调设备设计和性能,以满足应用要求。

深入了解:J 类功率放大器设计的相关视频教程和可下载工作区

需要具备包含访问内部电压-电流端口的模型,例如Modelithics Qorvo GaN 库中的模型,以便让设计人员能够优化高效率类型(例如F 类和其他高级PA 工作模式)(包括E 类、J 类和逆F 类)的I-V 波形,设计人员会利用这些类型来满足当今富有挑战性的设计对复杂线性度和效率的规格要求。

您可以观看Keysight 的Matt Ozalas 在YouTube 上发布的指导视频,通过其中的示例了解如何在J 类放大器设计中使用内部波形。本教程中还包括一个可以下载的交互式Keysight ADS 工作区。下图是一张截屏,显示的是Matt 的J 类示例的结果,在示例中,Qorvo TGF2952 GaN 晶体管采用了Modelithics 模型。

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在本系列接下来的部分,我们将讨论如何使用模型来仿真S 参数,并探讨成功设计RF PA 所需要的电阻稳定性。

原理图

A、B、AB 和C 类基础功率放大器的I‑V 波形:下图显示仿真4 种基本功率放大器的I‑V 波形的原理图,其中的条件是针对C 类设置。这些仿真采用Keysight ADS 和适用于QPD0060 的Modelithics Qorvo GaN 库模型来实施。

20181225113510125.jpg

谐波调谐用于描述F 类设计的波形工程: 下图显示在扫频输入功率和2 Ghz 基本频率下,用于仿真内部和外部波形,以及功率和效率的原理图。这些仿真采用NI AWR 和适用于QPD0060 的Modelithics Qorvo GaN 库模型来实施。


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