射频功放基础学习

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射频功放基础学习

2023-04-14 11:10| 来源: 网络整理| 查看: 265

信道功率是指某个信道的载频的功率值。邻近信道功率比(Adjacent channel power ratio,ACPR)和相邻信道功率比(Adjacent channel leakage ratio,ACLR)其实是一个东西,都表示“主通信信道和周边相邻信道之间的平均功率比”,只不过一个是终端测试中的叫法,一个是基站测试中的叫法。

ACPR的计算公式很简单,Padj是主信道平均功率(不是瞬时功率),Pch是相邻信道平均功率。功放的非线性失真会引起频谱增生,主信道功率泄漏到其上、下两个相邻信道的功率对邻近信道产生了干扰,ACPR越小,非线性失真程度越低。ACPR描述了由于发射机硬件非线性造成的失真大小,这个干扰用ACPR来表征。

下图显示了ACPR测量,其中主信道位于显示屏中央,两个相邻通道位于两侧。主信道功率测量值在-4dBm左右起伏。两个靠得很近的相邻通道分别显示-65dBm和-70dBm,它们对应于-61dBc和-66 dBc的ACPR;其中dBc表示相对于载波或通道功率的dB。

占用带宽(OBW)则是指发射极整个信道发射出来的功率所占用的带宽。

针对⽆线通信产品来说,其的占⽤带宽是确定的,不能超过其确定的带宽范围,也就是不能占⽤其他通信产品的频谱资源。⼀般来说如果占⽤的宽度过⼤,会导致⾃⾝信道功率超标,占⽤宽度不够信道功率就会过⼩,从⽽实现不了产品的通信功能。

对于⼀个⽆线电(微波)发信机来讲, 我们总是希望发射的功率集中在规定的带宽⾥, ⽽落⼊相邻信道的功率应当尽量地⼩。那一般带宽怎么规定呢?

在上图中,β/2%通常取值为0.5%。根据定义我们可以知道几个关键点:

第一是频率下限之下f1,就是信号占用带宽的下限频率以下的频率部分;第二是频率上限之上f2,就是信号占用带宽上限频率以上部分的频率部分;第三是占用带宽,它是整个测量频段范围(SPAN)内占用总平均功率(100-β)%对应的频率范围,一般情况就是指占用功率99%的对应带宽。

因此,OBW一般指在它的频率下限之下或频率上限之上的带外所发射的平均功率各等于某一给定发射的总平均功率的0.5%的一种宽带

接下来在ADS中对ACPR进行仿真和优化。如下是一个功率管模型及符号。

接下来搭建外围电路,分别将栅极和漏极的两条微带线的长度设置为优化变量。

接下来选择IS-95 CDMA源作为信号源,搭建如图所示电路。中心频率RFfreq=850 MHz,资用源功率Pavs=18 dBm,模拟符号总数numSymbols=256,调制信号每比特的采样应该保持为4或4的倍数,sam_per_bit=4,以最小化由于差值引起的误差。

其余设置如下。解释一下acpr_vr,该函数用于在电路包络仿真之后计算ACPR

Voutfund是基波电压。在包络仿真中,Vout是一个二维矩阵。第一个维度是时间,仿真中的每个时间点都有一个值。第二个维度是频率,分析中的每个基频、每个谐波、每个混合项以及基带项都有一个值。Vout[1]等效于Vout[::,1],(ADS与MATLAB数据集存储方式不一样,MATLAB是(r,c),ADS是(c,r))并指定最低非基带频率(基本分析频率,除非已运行多音分析并且存在混合产物)下的所有时间点。

50Ω是负载电阻。mainlimits是主通道频率极限的二维矢量(作为从单个电压谱分量的偏移),LoChlimits是指二维矢量定义较低的相邻信道频率极限,UpChlimits是指定义相邻信道频率上限的二维矢量。

接下来计算主信道输出功率和效率。channel_power_vr同样是用来计算任意频率通道中的功率(W),。

在一定的偏置电压和微带线长度下,计算结果如下。输出功率27.44 dBm,PAE为35.09%,低频ACPR,TransACPR(1),为-38.260 dBc,高频ACPR,TransACPR(1),为为-36.345 dBc。这些值比较差。

将上述几个变量设置为可优化状态,优化设置如下所示。

优化后的电路参数及仿真结果如下,显然结果略拉胯。

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