单级功率放大器的设计研究
稳定性分析：选择 4x50um规格的内源型管芯ISV，在ADS仿真软件界面给管芯输入输出端分别添加栅极和漏极直流偏置电路，并在射频信号主路添加隔直电容，防止直流信号泄露，在两条偏置线上添加扼流电感，防止射频信号窜扰到偏置电路中。
按照确定的静态工作点分别将栅极偏置和漏极偏置的直流电源V-DC电压设置为28V和-1.5V，使管芯工作在AB类状态，并能获得最佳的输出特性。偏置电路原理图如图1所示。
然后在原理图中添加S参数仿真控件和StabFact稳定性测试模块，对器件进行稳定性分析。为确保放大电路能够稳定工作，避免发生自激振荡损坏器件，需要稳定因子K在全频带内大于1。
此时仿真结果显示稳定因子只有工作频带范围内的部分大于1，只符合初步稳定条件，需要添加稳定网络从而提升稳定系数。
常见的提升稳定性方式包括在栅极串联或并联电阻电容结构，在源极添加并联电感或者在栅漏间引入反馈回路。根据对几种稳定结构的分析，在栅极串联电阻电容结构对增益和噪声的负面影响最小，并且该结构在多级功放MMIC设计中也最便于实现，其中电容可以对增益起到一定补偿。
添加RC并联稳定结构前后的稳定因子对比如图2所示。可以看到RC并联结构对稳定系数有大幅改善但是在低频段仍有部分小于1，不满足无条件稳定条件。
随着后续的无源匹配网络搭建，电路的整体稳定性会进一步提升，所以只需最后再进行稳定性仿真验证。
并且稳定系数也不是越大越好，过大的稳定系数会带来一定的负面影响，所以在后续的多级放大器MMIC设计中需要对稳定网络的元件参数取值进行适当的优化，在多级电路中添加稳定网络的位置也需要根据结构灵活调整，达到对稳定性和电路结构合理性的兼顾。
输入输出阻抗测试：设置好了偏置电路和单个管芯的稳定结构之后，需要分别搭建器件的输入和输出电路，形成端口间的良好匹配，以获得最佳的输出特性。
首先要计算出所需的输入输出阻抗值，因为输出端匹配对功率放大器性能影响更大，所以通常先设计输出匹配电路。
通过ADS自带的HBITone LoadPull负载牵引模板可以计算出管芯输出端的最大功率阻抗和最大效率阻抗。此时应将设计好的偏置电路和稳定网络添加到仿真原理图中，仿真界面如图3所示。
模板初始设置得出的仿真结果并未显示出完整的功率圆和效率圆，此时需要通过修改扫描范围设置中的扫描圆心s11_center、扫描半径s11_rho以及扫描点个数pts，使Smith圆图上的阻抗点完整显示，同时扫描范围也不能设置得过大，避免出现不收敛的现象。
最终得出管芯的等功率圆和等效率圆如图4所示。
可以看出两组数据对应的一系列圆形簇并不重合但位置相差并不大，圆心也国比较接近。此时显示器件在理想工作条件下对应的最大输出功率为27.45dBm，高功率附加效率为49.76%，去掉RC稳定网络后的最大输出功率为29.71dBm，高功率附加效率为59.1%。
表明RC并联电路在提高稳定性系数的同时会牺牲一部分功率和效率。在两圆心附近选取一合适的阻抗点作为输出阻抗匹配值先设计输出匹配，在原理图中的输出端添加Smith Chart Matching控件，并在图5所示参数设置界面修改频率、端口阻抗类型和前面得到的匹配阻抗点。
之后进行SourcePull源牵引仿真确定单级放大器件的输入阻抗，仿真环境和负载牵引类似，此时需要将输出阻抗添加到原理图中，得到最佳输出特性下对应的管芯输入阻抗，然后搭建输入匹配电路。
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