[发明专利]一种射频放大器电路的设计方法及射频放大器电路

说明书

本发明公开了一种射频放大器电路的设计方法及射频放大器电路，方法包括：获取射频放大器工作在指定类时的偏置条件，并控制射频放大器偏置到指定类；通过测试获得射频放大器在指定类下的射频小信号S参数；基于所述射频小信号S参数，获得输入等效电路；所述输入等效电路包括串联的第一电感、第一电阻和第一电容；通过测试获得射频放大器在不同频率下的load‑pull阻抗；基于所述load‑pull阻抗，获得输出等效电路；所述输出等效电路包括第二电感、第二电阻和第二电容；所述第二电阻和第二电容并联后与所述第二电感串联。本发明的设计方法基于放大器的应用特性，优化了电路设计过程、解决了收敛性问题及提高了放大器设计效率。

技术领域

本发明涉及放大器设计技术领域，特别涉及一种射频放大器电路的设计方法及射频放大器电路。

背景技术

传统的放大器电路(如M M I C，单片微波集成电路)的设计方法，一般包括：

设计师获得制造商的工业设计工具包PDK(Process Design Kit)模型后首先进行IV仿真得到静态工作点(参见图1所示)；然后进行load-pull(功率放大器在大信号工作时，电晶体的最佳负载阻抗会随着输入信号功率的增加而显著改变；因此需要在史密斯图(Smith chart)上，针对不同的输入功率准位，每给定一个输入功率值时绘制出在不同负载阻抗时的等输出功率曲线，以帮助找出最大输出功率时的最佳负载阻抗，这种方法称之为负载牵引load-pull)仿真得到阻抗点，再对阻抗点进行匹配电路设计。其中放大器模型的设计方法通常有以下几个步骤：

对完整的IV曲线进行测试；

对完整的IV曲线所有偏置下进行S参数测试；

使用数学函数拟合所有的IV曲线及S参数；

将数学函数编译成仿真软件对应的语言。

以上步骤不仅测量工作量庞大，且数学函数的拟合及其复杂，导致设计师在设计过程中容易出现不收敛等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种射频放大器电路的设计方法及射频放大器电路，基于射频放大器的应用特性，优化了电路设计过程、解决了收敛性问题及提高了放大器设计效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一方面，一种射频放大器电路的设计方法，包括：

获取射频放大器工作在指定类时的偏置条件，并控制射频放大器偏置到指定类；

通过测试获得射频放大器在指定类下的射频小信号S参数；基于所述射频小信号S参数，获得输入等效电路；所述输入等效电路包括串联的第一电感、第一电阻和第一电容；

通过测试获得射频放大器在不同频率下的load-pull阻抗；基于所述load-pull阻抗，获得输出等效电路；所述输出等效电路包括第二电感、第二电阻和第二电容；所述第二电阻和第二电容并联后与所述第二电感串联。

优选的，获取射频放大器工作在指定类时的偏置条件，具体包括：获取射频放大器工作在指定类时的偏置电压；所述偏置电压获取方法包括：

获取射频放大器工作在指定类时，对应工作电压下的阈值电压；所述阈值电压为漏极电流达到1mA时，加载在栅源极之间的最小电压；

将所述阈值电压与一个预设电压相加，得到偏置电压。

优选的，所述指定类包括A类或AB类。

优选的，所述预设电压的范围为0～0.5V。

优选的，基于所述射频小信号S参数，获得输入等效电路，具体包括：

将所述射频小信号S参数转换成Z参数，提取出对应的参数作为第一电阻的阻值；