射频知识点Q&A-3
来源:射频学堂发布时间:2022-05-253273浏览
询问 AI01
Q：我想请教一个峰均比与PA功率选型的问题：假设源调制信号的输出峰均比是10dB，而设计放大器放大这个信号时，是不是按照功放器件的P1dB值与调制信号经放大后的对应的峰值功率对齐就可以？GaN很多都不是给P1dB的，都是给一个Psat（P3dB），有点担心峰值信号出现失真.
A：给Psat没给OP1dB的是不是有特定调制方式限制的，比如GFSK这种？
A：不是的，GaN放大器很多都是给Psat，它的P1dB跟LDMOS的P1dB曲线有差别，实测输出很小信号可能压缩1dB了，并且再推大功率也是压缩1dB，直到接近饱和功率会出现进一步压缩。
有些高阶调制信号峰均比要求高，我在选型的时候会有这个考量的困扰，有点担心设计不够而导致后期误码无法解决。
A：GaN这个压缩特性是饱和输出要比P1dB大不少的，选取合适的工作点才能有比较好的线性度。
Q：所以还是要通过选择合适的偏置点，让P1dB和Psat相差不多才能真正使用？
，如果在小信号的时候就已经压缩1dB了，那信号肯定就已经失真了，那咋解呢？
A：这个和具体的应用有关系，应用在基站上，系统DPD校正能力强，功率从P3dB开始回退就行。终端类应用系统DPD校正能力比较弱，或者没有DPD，就要求PA自身的线性要好，功率一般从P1dB开始回退。
A：对于GaN，其应用一般在基站侧，系统DPD能力较强，所以基站的PA器件只需要负责两个事情：一是出足够大的功率；二是在足够大功率的时候有较好的效率。这两个都是GaN的强项。至于P1dB靠前，影响的只是线性度，只要系统DPD能校准回来就不是问题。
02
Q：请教一下使用GaAs HBT进行PA设计时热效应产生的问题如何在仿真中考虑呢？之前的设计出现了小信号高偏置下增益崩塌，和大信号下的增益崩塌。
比如大信号下负载线已经进入了非安全区的话，如何在仿真中注意到呢？或者基极镇流电阻的取值是否有经验值呢？
A：增益崩塌和偏置电压和镇流电阻值选取有关；可以适当调小一点偏置电压，让PA在大信号下Beta值在其曲线最高点之前。
Q：请问是在大信号下观察vbe吗，对比β随vbe的曲线.
A：PDK里面有beta与vbe的曲线嘛，能够知道beta拐点对应的vbe值；用ads仿真一下 gm那个模板。
Q：多谢，我明白了，那镇流电阻的大小的取值大概是什么范围呢？
A：HBT一般和管子面积乘积不低于60000 还要去看双音IMD3特性，会去优化这个值。和输出功率，过流能力有关吧，还是自己调，这个不太好定。
03
Q：请问用R&S做放大器CW测试的时候，除了输出功率什么都看不到，是因为信号源源哪里没设置对吗？
A：没有调制 单音信号不含信息 看不到EVM这些的。
04
Q：想请教下 多级放大器一般分配前级增益大，后级增益小 这是什么原因呢？
A：我的理解是，如果是PA的话，后级是用来做最后的功率放大，驱动50欧姆负载的，这个时候做的匹配往往是最大功率匹配，无法实现最大增益，所以增益的实现得多靠前级；如果是LNA的话，从噪声系数级联公式就好理解了，前级增益做大了，后级的噪声贡献就会小了。
A：还有一个原因是后级一般管子尺寸比较大，寄生电容较大，最大可用增益比较低，这也是后级增益很难做上来的原因。
05
Q：请教一下 为什么MAG会有这种趋势变化？
A：因为有Cgs和Cgd。
A：你把管子的一阶等效电路连同栅源电容一起考虑，然后写出增益表达式就是这样的。具体参见《微波工程》，截止频率是栅源电容的函数，所以说6dB倍频程。
Q：这我想问的是是否有频率范围 频率足够大是这个趋势， 低频下呢？
A：低频实际上也下降的，跨导不变所以说低频是一个横线，低频不考虑电容，增益只和跨导和负载有关。
A：可以按几个增益的定义逐步推导一下，得出公式，自然就理解出来了，推导一遍有助于理解电路和结论。
简单来看可以这么想：因为电路有电容，高频增益下降，猜测增益是和某个电容的阻抗成正相关（电容的高频阻抗=
），因为推导的是线性增益，初步想没有二阶或高阶的来源，猜测和电容的一阶阻抗呈正比。即
。
对于上面这个增益公式，频率增加一倍，增益降低1/2。对于电压或电流增益，用20log计算。所以当频率增加一倍时，增益降低20*log(1/2)=-6dB。即：频率增加一个倍频程，增益降低6dB。
虽然以上是看着答案想结论，但大体思路对的上，也就不用纠结太多了。
另外这里有一个High Light注意的点，图中翻译有一个重大错误，是-6dB每倍频程（有的书里写-20dB每10倍频程，是一回事），而不是-6dB每8倍频程，可能这里引起了大家的纠结。原书里写的是“Octave”，不少中文翻译成8倍，这是不正确的。“Octave”是音乐音阶中的“八度”，一个“八度”为一个大调，包含“Do re mi fa so la si”七个主音，相邻八度与八度之间频率翻番。所以一个“Octave”是指一个倍频，而不是八个倍频。
下图是Microwave TransistorAmplifiers（Guillermo Gonzalez）里的截图，可参考。
（图片摘自Microwave TransistorAmplifiers，Guillermo Gonzalez）
06
Q：想问下HBT PA输出网络Q值，除了影响带宽，还有哪些影响啊？
A：考虑损耗，肯定功率效率都会受影响。
A：对于一个匹配网络来说，网络的Q值影响损耗。可以推导，一个匹配网络的损耗和网络Q值成正比，和器件Q（主要是电感）呈反比，即：
。
所以网络Q值增加之后，输出匹配损耗增加。效率和功率都会掉下来。
07
Q：想问下这种射频头是SMA转什么类型的，正式学名叫什么？谢谢。
A：可以参照下图标注的名称：
08
Q：想问下，npn管子不给base偏置电位，为什么它会自动开启？
A：电流驱动管子开启了。
A：在电流源驱动下，建立起来了base电压。看图中Vb的电压已经到了1.23V。
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