編者注：最近和手機硬件和射頻工程師聯(lián)系的比較多，一些工程師談到Load pull（負載牽引）的設計，總覺得存在一些問題。射頻功率放大器的設計離不開ADS的仿真，在仿真中往往采用負載牽引的方法。相信大家一定都遇到過仿真結(jié)果不收斂而導致仿真停止的情況。本文是我在網(wǎng)上看到的一篇關于ADS負載牽引設計的總結(jié)，寫得比較基礎，特此轉(zhuǎn)載，希望能夠?qū)Ω嗟娜似鸬綆椭饔?。本文來自新浪博客的兩篇文章的匯總。

加入 ADS 群半年多來，不時在群里面碰到有人問做負載牽引時出現(xiàn)的不收斂問題，雖然自己也自告奮勇的出來聊幾句，奈何自己的文采有限，無法說清楚這個問題。其實我自己半年前也曾為此問題困擾一個星期之久，幸好有群里面的流星和羽纖二位大哥的指點，二位大哥對我在ADS 操作和射頻微波功放方面的困惑進行了無私的指點，加快了我完成了雷達發(fā)射機的研制進程，對此我深表感謝。

前些時候，群里面部分同樣如我半年前一樣在負載牽引上遇到困惑的人邀請我寫一個實例，用這個實例來說明如何解決負載牽引中碰到的不收斂問題，由于這幾天我剛接手了另外兩個雷達發(fā)射機的研制項目，一直沒有抽出足夠的時間來寫，今天有時間就做個注解，寫得不好，不要介意，但愿本文檔對一些剛?cè)腴T的新手在碰到負載牽引時出現(xiàn)的不收斂問題能提供一些幫助。

下面我以freescale的新一代功放管MRF6V2300作為例子來說明負載牽引問題。MRF6V2300 是freescale 推出的新一代功放管，CW 輸出功率為300W，額定漏工作電壓為50V，工作頻率為10-600MHz，價格僅500 元一只，是米波雷達和廣播電視發(fā)射機的廉價實用管子。

其DATASHEET 上提供了三個典型的頻率點的輸入和輸出阻抗：27MHz，220MHz，450MHz。參考靜態(tài)偏置電壓典型值為2.6V時，其靜態(tài)偏置電流典型值是900mA，因為比較容易，這里面我不作靜態(tài)電流的仿真了，直接采用靜態(tài)偏置電壓2.6V（ADS仿真結(jié)果是919mA）。

先仿真頻點f1=27MHz，datasheet 上顯示其輸出負載Zload=3.50+j*0.19。我們打開ADS，新建一個空白原理圖，在其工具欄的DesignGuide上點擊下拉菜單中選擇Amplifier 點1-Tone Nonlinear Simulations 展開，選擇Load-Pull-PAE,Output Power Contours 然后點擊OK按鈕就行了，出來如圖1-1 所示的原始原理圖和圖1-2 所示的原始仿真圖：

圖1-1 Load-Pull 原始原理圖

圖1-2 Load-Pull 原始仿真圖

對圖1-1，我們首先更換管子成我們要測試的MRF6V2300N，把兩個圖標都換上，然后輸入功率Pavs 改成20dBm，頻率RF freq 改成27MHz，漏電壓Vhigh改成50，柵壓（偏置電壓）改成2.6，其它都不變，如圖1-3 所示：

從圖 1-4 可以看到，在輸入為20dBm的情況下，其輸出已經(jīng)達到了53.79dBm了，這離其典型輸出功率300W（54.7dBm）已經(jīng)很接近，但我們從圖1-4 的左下角的坐標圖中看到其功率圓和效率圓的圓心都沒有顯示出來，對圖1-4左下角的坐標圖局部放大如圖1-5所示：

圖1-5 左下角坐標圖局部放大圖

從圖1-5 中，我們可以看出，其功率圓和效率圓的圓心在圖的正左方，我們重新設定圖1-1 中原始圖的圓心，我們大膽猜測其圓心s11_center 為-0.75+j*0.0，半徑s11_rho 為0.2，并將采樣點數(shù)改為500，如圖1-6 所示：

為什么用右下角的圖？而不是左上角的圖？純屬個人喜好，我就不喜歡某些高高在上的人，就算圖我也不喜歡高高在上的那兩幅，而喜歡很謙虛的下面兩幅，下面兩幅圖我用著舒坦！相信等我介紹完了下面兩幅圖的妙處之后，你也會喜歡底下哥倆的！好，現(xiàn)在把最大輸出功率框圖移到移動到圖標m3附近，這樣看得清楚些，如圖1-9 所示：

圖1-12 輸出阻抗顯示圖

從圖1-12 中可以看出最大輸出功率（54.48dBm）時，輸出阻抗為4.486+j*0.812，效率為62.54%。之所以采用右下角那個圖，是因為右下角那個圖精度很高（不像左上角那個圖，精度很差，簡直不可忍受?。┖昧?，現(xiàn)在可以加大輸入功率了，為了測試出300W 時候的輸出阻抗，必須加大輸入功率！現(xiàn)在增加輸入功率到21 dBm，其它不變?nèi)鐖D1-13 所示：

圖1-14 加大輸入功率后的仿真圖我們再一次對圖1-14 的m3 的光標進行移動。使其移動到附近最大輸出功率框圖顯示為54.82dBm（303.39W），如圖1-15 所示：

圖1-15 移動到最大輸出功率的功率圓和光標現(xiàn)在，再次縮小仿真結(jié)果圖，你只要用鼠標的滾輪往下滾就行了，你就可以看到如圖1-16 的300W 輸出所對應的阻抗和效率了，其輸出阻抗是Zload=3.932+j*0.795，效率為60.54%。這就是我們我們要的最終結(jié)果！

Loadpull仿真時經(jīng)常遇到不收斂的情況

1）smith圓圖中仿真阻抗范圍太大，適當設置減小loadpull阻抗范圍可增加收斂。提高HB仿真器的階數(shù)，默認為5，可以設更高點也能增加收斂。

根據(jù)我的經(jīng)驗，之前在牽引ＮＰＴＢ００００４這個ＧａＮ管子的時候，也經(jīng)常遇到不收斂的情況。一般我是根據(jù)錯誤提示，對ＨＢ仿真控制里進行各項參數(shù)的設置，如下圖，包括收斂模式，最大迭代次數(shù)，算法等參數(shù)，一般根據(jù)錯誤提示設置后就能收斂了。

2）另外的因素還包括原理圖阻抗牽引的點數(shù)，柵極的阻抗，一般柵極都是很小的阻抗，如果太小接近ｓｍｉｔｈ圓圖邊沿也會比較難收斂，這時可在條件允許情況適當取大一點柵極電阻，讓它往中間移，這樣能提高收斂性，而且在后面匹配的時候也更好匹配。

3）諧波仿真器中階數(shù)降下來，5階3階都試試！