Современная электроника №6/2020

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 66 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2020 которым необходимо решать пробле- мы линейности и эффективности при высоких соотношениях пиковой мощ- ности к средней мощности (PAPR). Вширокополосных усилителях изме- нение импеданса нагрузки по ширине полосы сигнала может влиять на линей- ность устройства, приводя к уровням интермодуляционных искажений (IMD), которые асимметрично изме- няются внутри полосы сигнала. Эта проблема, связанная с т.н. «эффекта- ми памяти», обычно решается с помо- щью обходных конденсаторов, чтобы терминировать импеданс в основной полосе коротким замыканием. Тем не менее качество усилителя может быть улучшено с помощью аль- тернативных способов обеспечения импеданса в основной полосе. Напри- мер, некоторые разработчики усилите- лей показали значительные улучшения линейности в случае, когда используют- ся активные архитектуры работы схе- мы в основной полосе, такие как отсле- живание огибающей (ET). Версия 15 программного обеспече- ния AWR позволяет проектировщикам оптимизировать линейные характери- стики усилителей с помощью анализа нагрузки в основной полосе сигнала при работе с двухтоновым возбужде- нием. Разработчики могут построить результаты IMD и точки пересечения третьего порядка (IP3) в зависимости от импеданса на частоте F2-F1, непосред- ственно исследуя результаты интермо- дуляции в зависимости от подаваемой входной мощности. Анализ методом изменяемой нагруз- ки (load-pull) поддерживает настройку импеданса на 4-й и 5-й гармониках (см. рис. 3), а также предоставляет возмож- ность генерировать контуры на прямо- угольных графиках для улучшенной визуализации характеристик в зави- симости от импеданса нагрузки. Транзисторы, разработанные для конструкций усилителей в миллиме- тровом диапазоне, имеют высокий коэффициент усиления на низких частотах, что делает их более склон- ными к потенциальным паразитным колебаниям. Анализ стабильности имеет решающее значение для про- ектирования и оптимизации усилите- ля, особенно для устройств с высоким коэффициентом усиления. Обычно используемые коэффици- енты K и μ , полученные из моделиро- вания линейных цепей, могут доста- точно точно предсказать, является ли двухпортовая схема безусловно устой- чивой, но они не могут обнаружить неустойчивость для многоступенча- тых усилителей или параллельно под- ключённых устройств. Преодолеть эти ограничения позволяют другие методы анализа стабильности, такие как NDF (Normalized Determinant Function) и методы усиления контура, однако основным их недостатком является большой объём необходимых вычис- лений, существенно замедляющий про- цессы оптимизации. Было показано, что метод огибаю- щей для анализа усиления контура (см. рис. 4) позволяет сократить время моделирования с нескольких часов до секунд, что делает его идеальным мето- дом для решения задач оптимизации при расчёте устойчивости усилителей. Рис. 3. Алгоритм load-pull поддерживает оптимизацию импеданса в основной полосе для сокращения эффектов интермодуляции Рис. 4. Нелинейный анализ и оптимизация устойчивости ускоряется благодаря новому методу огибающей усиления контура