ref.2-5應用PUFF進行放大器電路匹配設計

1、應用PUFF進行放大器匹配設計溫卓明（一） 目標：利用PUFF程序提供的FHX04器件設計一個中心頻率為5.0GHz的放大器。要求功率盡可能大，帶寬盡可能寬。注意：按照理論，只有在放大器輸入反射系數(shù)近乎為零，輸出端，共扼匹配的情況下，才有可能達到增益最大。其中輸入輸出電路采用最簡單的T型微帶匹配電路。（二） 主要過程：1、 設計放大器輸入匹配電路，使得S11盡可能?。?、 設計放大器輸出匹配電路，使得放大器的S21盡可能大和S11盡可能??；3、 檢查輸入匹配電路的設計，優(yōu)化輸入匹配電路；4、 仿真結果分析；（三） 具體過程：1、 啟動PUFF：開始®程序®windows資源

2、管理器®D（Puff軟件所在硬盤）®Puff文件夾®Puff.exe，界面如下： PUFF, Version 2.1 Copyright (C) 1991 Scott W. Wedge, Richard Compton, and David Rutledge (C) 1997, 1998 Andreas Gerstlauer System Detected: Operating Parameters: DOS version: 5.0 Working memory: 355k Graphics: VGA Overlay memory: EMS Press Esc

3、to abort, any other key to run Puff 按任意鍵，進入PUFF的啟動畫面消息窗口提示，意思是基片尺寸（F4窗口中S 50mm）比F3窗口中“tline 50W 90°”中表示的l/4還小，因為F4中“fd 300.00MHz”，波長為1000mm，l/4為250mm，比基片線度50mm還大，基片上布置不下l/4傳輸線。為此按向右方向鍵。使tline長度為10°，即“b tline 50W 10°”，這樣系統(tǒng)可進行下一步操作了。(通過修改setup.puf可以修改初始化值，記事本可以打開的)2、 初始化設計： 按F4，激活F4窗口；移

4、動光標修改F4窗口內的制版參數(shù)：“Zd 50.000W”表示接到端口的傳輸線特征阻抗為50W“fd 5.000GHz”表示工作的中心頻率為5.00GHz“er 10.20”表示基片介電系數(shù)“h 1.27mm”表示基片厚度“s 25.40mm”表示基片線度 按F3，激活F3窗口；移動光標修改F3窗口的內容：“a device fhx04”表示使用器件fhx04，這個器件是PUFF程序自帶的。“b tline 50 60°”表示一段60°長，阻抗為50ohm的理想傳輸線；“c tline 50 60°”表示一段60°長，阻抗為50ohm的理想傳輸線；“d t

5、line 50 60°”表示一段60°長，阻抗為50ohm的理想傳輸線；“e tline 50 60°”表示一段60°長，阻抗為50ohm的理想傳輸線；3、 初步設計輸入匹配電路： 按F3，修改第二行參數(shù)，改為：“b tline 50?60°”表示要對b傳輸線進行參數(shù)掃描； 按F1，激活F1窗口，進行Layout；這個時候，F(xiàn)1窗口會出現(xiàn)一個“×”； 按“a”鍵，選中a器件（即fhx04晶體管），這時第一行被點亮； 按“向左”方向鍵，把a器件布下來； 按“2”數(shù)字鍵，把a器件的右端和2端口連接起來； 按“向右”方向鍵，把“×

6、”移動到a器件的左邊； 按“b”鍵選中b傳輸線，這個時候第二行“b tline 50?60°”被點亮； 按“向右”方向鍵，布下b傳輸線； 按“1”數(shù)字鍵，連接b傳輸線的左端和1端口； 按F2鍵，移動光標，修改以下參數(shù)：“Points 200”表示顯示200的數(shù)據(jù)點；“S11”表示顯示S11參數(shù)；“S22”表示顯示S22參數(shù)；“S12”表示顯示S12參數(shù)；“S21”表示顯示S21參數(shù)；“仿真圖縱坐標-5030dB”表示S參數(shù)的模的顯示范圍是-50dB到30dB；“仿真圖橫坐標0.0360”表示b傳輸線的掃描范圍是0°到360°； 按“p”查看仿真結果； 按“Tab”

7、鍵，把阻抗圓改為導納圓圖； 移動“Page Up”、“Page Down”鍵，使得S11旋轉到g1的等g圓上，記錄下現(xiàn)在b傳輸線的長度； b長度變化圓與g1的等g圓的交點b的長度：61.5075°；這里取62°；b傳輸線的優(yōu)化結果 按F3，激活F3窗口，修改第二、第三行的內容：“b tline 50 62°”把計算出來的結果取代b傳輸線長度；“c tline 50?60°”表示要對c傳輸線進行長度的掃描，優(yōu)化； 按F1，激活F1窗口； 按“向下”方向鍵，布下c傳輸線； 按F2，激活F2窗口； 按“p”顯示仿真結果； 按“Page Up”、“Page Do

8、wn”鍵，選定仿真結果為S21最大，S11最小的點，并記下改點下，c傳輸線的長度；從F2窗口可以讀出c的長度為70.5528°，這里取71°。c傳輸線的優(yōu)化結果 按F3，激活F3窗口，修改第三行為：“c tline 50 71°”這樣放大器輸入端的匹配電路設計，初步完成。4、 放大器輸出端匹配電路設計： 按F3，激活F3窗口； 按方向鍵，移動光標，把第四行參數(shù)改為“d tline 50?60°”，這表示要對d傳輸線進行長度掃描； 按F1鍵，激活F1窗口； 按方向鍵使得 “×” 移動到a器件的右端（具體為向上向右向右）； 按“Shift+2”，消

9、除a器件和2端口的連接； 按“d”鍵，選擇d器件，這時，d器件被點亮； 按“向右”方向鍵，布下d器件； 按F2，激活F2窗口； 按“p”顯示仿真結果注意：從仿真結果來看，d傳輸線并不能夠改善放大器的增益，可以取任何長度，甚至不用d傳輸線。d傳輸線的優(yōu)化結果 按F3，激活F3窗口，修改第四、五行參數(shù)，改為：“d tline 50 25°”因為d傳輸線對系統(tǒng)的增益不起任何作用，所以這里隨便取一個值；“e tline 50?60°”表示要對e傳輸線進行長度的掃描，優(yōu)化； 按F1，激活F1窗口，并把“×”移動到d傳輸線的最右端； 按“e”鍵，選擇e傳輸線，這時，e傳輸線被

10、點亮； 按“向下”方向鍵，布下e傳輸線； 按F2，激活F2窗口； 按“p“查看仿真結果； 按“Page Up“、”Page Down“鍵，查看S21最大，S11最小的點；從F2窗口內可以讀出e傳輸線的計算結果是195.3769°，這里取195°；e傳輸線的優(yōu)化結果 按F3，修改第五行為：“e tline 50 195°”，即把計算結果代入e傳輸線的長度；這樣，輸出匹配電路設計完畢。5、 輸入匹配電路的設計優(yōu)化： 按F3激活F3窗口，把第二行參數(shù)改為：“b tline 50?62°”表示要對b傳輸線的長度進行掃描； 按F2，激活F2窗口，把Points的

11、點數(shù)改為“Points 500”這樣表示可以顯示500點的數(shù)據(jù)，會使得設計精度更高。 按“p”鍵顯示仿真結果。 按“Page Up”、“Page Down”鍵查看S21最大，S11最小的點。經比較發(fā)現(xiàn)，b傳輸線是62°長的時候，S21最大，S11最?。?B傳輸線的最優(yōu)長度是62.0441°，這里取62°a傳輸線最優(yōu)化最后結果 按F3，激活F3窗口，把第一，第二行改為：“b tline 50 62°”把仿真結果放入b傳輸線的參數(shù)中；“c tline 50?71°”表示要對c傳輸線的長度進行掃描； 按F2鍵，激活F2窗口； 按“p”顯示仿真結果； 按“Page Up”、“Page Down”鍵，查看S21最大，S11最小的點。C傳輸線的最優(yōu)長度從這里讀出來是：70.7014°，取71°c傳輸線的最終優(yōu)化結果6、 最后仿真結果： 按F3，激活F3窗口，把第五行的參數(shù)改為：“c tline 50 71° 按F2，激活F2窗口，把“仿真結果的橫坐標改為：4.55.