單級功率放大器的設計研究
穩定性分析：選擇 4x50um規格的内源型管芯ISV，在ADS仿真軟體界面給管芯輸入輸出端分别添加栅極和漏極直流偏置電路，并在射頻信号主路添加隔直電容，防止直流信号洩露，在兩條偏置線上添加扼流電感，防止射頻信号竄擾到偏置電路中。
按照确定的靜态工作點分别将栅極偏置和漏極偏置的直流電源V-DC電壓設定為28V和-1.5V，使管芯工作在AB類狀态，并能獲得最佳的輸出特性。偏置電路原理圖如圖1所示。
然後在原理圖中添加S參數仿真控件和StabFact穩定性測試子產品，對器件進行穩定性分析。為確定放大電路能夠穩定工作，避免發生自激振蕩損壞器件，需要穩定因子K在全頻帶内大于1。
此時仿真結果顯示穩定因子隻有工作頻帶範圍内的部分大于1，隻符合初步穩定條件，需要添加穩定網絡進而提升穩定系數。
常見的提升穩定性方式包括在栅極串聯或并聯電阻電容結構，在源極添加并聯電感或者在栅漏間引入回報回路。根據對幾種穩定結構的分析，在栅極串聯電阻電容結構對增益和噪聲的負面影響最小，并且該結構在多級功放MMIC設計中也最便于實作，其中電容可以對增益起到一定補償。
添加RC并聯穩定結構前後的穩定因子對比如圖2所示。可以看到RC并聯結構對穩定系數有大幅改善但是在低頻段仍有部分小于1，不滿足無條件穩定條件。
随着後續的無源比對網絡搭建，電路的整體穩定性會進一步提升，是以隻需最後再進行穩定性仿真驗證。
并且穩定系數也不是越大越好，過大的穩定系數會帶來一定的負面影響，是以在後續的多級放大器MMIC設計中需要對穩定網絡的元件參數取值進行适當的優化，在多級電路中添加穩定網絡的位置也需要根據結構靈活調整，達到對穩定性和電路結構合理性的兼顧。
輸入輸出阻抗測試：設定好了偏置電路和單個管芯的穩定結構之後，需要分别搭建器件的輸入和輸出電路，形成端口間的良好比對，以獲得最佳的輸出特性。
首先要計算出所需的輸入輸出阻抗值，因為輸出端比對對功率放大器性能影響更大，是以通常先設計輸出比對電路。
通過ADS自帶的HBITone LoadPull負載牽引模闆可以計算出管芯輸出端的最大功率阻抗和最大效率阻抗。此時應将設計好的偏置電路和穩定網絡添加到仿真原理圖中，仿真界面如圖3所示。
模闆初始設定得出的仿真結果并未顯示出完整的功率圓和效率圓，此時需要通過修改掃描範圍設定中的掃描圓心s11_center、掃描半徑s11_rho以及掃描點個數pts，使Smith圓圖上的阻抗點完整顯示，同時掃描範圍也不能設定得過大，避免出現不收斂的現象。
最終得出管芯的等功率圓和等效率圓如圖4所示。
可以看出兩組資料對應的一系列圓形簇并不重合但位置相差并不大，圓心也國比較接近。此時顯示器件在理想工作條件下對應的最大輸出功率為27.45dBm，高功率附加效率為49.76%，去掉RC穩定網絡後的最大輸出功率為29.71dBm，高功率附加效率為59.1%。
表明RC并聯電路在提高穩定性系數的同時會犧牲一部分功率和效率。在兩圓心附近選取一合适的阻抗點作為輸出阻抗比對值先設計輸出比對，在原理圖中的輸出端添加Smith Chart Matching控件，并在圖5所示參數設定界面修改頻率、端口阻抗類型和前面得到的比對阻抗點。
之後進行SourcePull源牽引仿真确定單級放大器件的輸入阻抗，仿真環境和負載牽引類似，此時需要将輸出阻抗添加到原理圖中，得到最佳輸出特性下對應的管芯輸入阻抗，然後搭建輸入比對電路。
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