[发明专利]基于X参数模型的负载调制平衡功放设计方法

权利要求书

1.基于X参数模型的负载调制平衡功放设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、单管的X参数模型提取

根据负载调制平衡功放目标工作带宽，设置平衡功放和控制功放的输入频率、偏置条件、输入功率，以及负载反射系数Γ的幅度间隔和相位间隔，分别提取平衡功放和信号控制功放所用的晶体管X参数模型；

步骤二、获取最佳阻抗匹配区域

利用负载牵引的方法，分别提取出平衡功放和信号控制功放满足要求的最佳阻抗匹配区域，具体步骤包括：

S2.1、对所提取晶体管的X参数模型在对应的输入频率、偏置条件、输入功率条件下进行负载牵引，通过调节收敛圆的半径大小和圆心坐标位置，得到完整的功率附加效率等值圆和输出功率等值圆；

S2.2、将提取出对应频点下满足最低设计要求的功率附加效率等值圆和输出功率等值圆，这两个等值圆的交集区域则视为在该频点处满足设计目标的最佳阻抗匹配区域；

步骤三、功放设计

S3.1、平衡功放与信号控制功放的设计

根据步骤二获得的最佳阻抗匹配区域，选择中心频率的最佳阻抗匹配区域内的一个阻抗值作为匹配目标，设计阻抗匹配电路，再将各频点处的阻抗值优化至对应的最佳阻抗匹配区域内，分别完成平衡功放和信号控制功放的输入、输出阻抗匹配电路设计；并且采用高阻抗四分之一波长结构设计平衡功放和信号控制功放的偏置网络；

S3.2经典平衡功放对设计

通过S3.1设计两个相同的平衡功放，使用两个3dB正交耦合器连接两个平衡功放的输入、输出端口，组成经典平衡功放对；

步骤四、经典平衡功放对的X参数模型提取；

对S3.2得到的经典平衡功放对提取X参数模型，设置输入频率与偏置条件后，将原来输出端口的XP_Load替换成XP_Source，然后在输入端的XP_Source中扫描功率的幅度，在输出端的XP_Source中扫描功率的幅度和相位，幅度的扫描间隔为0.5dBm，相位的扫描间隔为10°；

步骤五、组装与调试

将步骤三中设计的信号控制功放与步骤四提取的经典平衡功放对的X参数模型的输入端用一个3dB功放器连接；然后在3dB功分器与耦合器之间、3dB功分器与信号控制功放之间、信号控制功放与耦合器之间插入相位补偿线进行组合，调整微带线参数以及拐角与焊盘的位置，选取最优微带线参数作为得到的负载调制平衡功放的尺寸。

2.如权利要求1所述基于X参数模型的负载调制平衡功放设计方法，其特征在于：该方法设计得到一个带宽为1.3GHz～1.6GHz的负载调制平衡功放。

3.如权利要求1所述基于X参数模型的负载调制平衡功放设计方法，其特征在于：实现该功率放大器使用的晶体管为CREE公司的10W GaN HEMT晶体管。

4.如权利要求1所述基于X参数模型的负载调制平衡功放设计方法，其特征在于：通过负载牵引的方法获取单个平衡功放的最佳阻抗匹配区域的条件设置为输入频率为1.3-1.6GHz，偏置条件为Vgs＝-5v，Vds＝28v，扫描输入功率的幅度，扫描负载反射系数Γ的幅度间隔为0.1，相位间隔为10°；通过负载牵引的方法获取信号控制功放的最佳阻抗匹配区域的条件设置为输入频率为1.3-1.6GHz，偏置条件为Vgs＝-2.7v，Vds＝15v，扫描输入功率的幅度，扫描负载反射系数Γ的幅度间隔为0.1，相位间隔为10°。

5.如权利要求1所述基于X参数模型的负载调制平衡功放设计方法，其特征在于：步骤四中，提取经典平衡功放对的X参数模型时，设置输入频率为1.3-1.6GHz，偏置条件为Vgs＝-5v，Vds＝28v。

6.如权利要求1所述基于X参数模型的负载调制平衡功放设计方法，其特征在于：在步骤五中，用X参数模型对负载调制平衡功放结构的仿真组合方式，还包括散热装置的设计与安装调试。