ref.2-5应用PUFF进行放大器电路匹配设计

1、应用PUFF进行放大器匹配设计温卓明（一） 目标：利用PUFF程序提供的FHX04器件设计一个中心频率为5.0GHz的放大器。要求功率尽可能大，带宽尽可能宽。注意：按照理论，只有在放大器输入反射系数近乎为零，输出端，共扼匹配的情况下，才有可能达到增益最大。其中输入输出电路采用最简单的T型微带匹配电路。（二） 主要过程：1、 设计放大器输入匹配电路，使得S11尽可能小；2、 设计放大器输出匹配电路，使得放大器的S21尽可能大和S11尽可能小；3、 检查输入匹配电路的设计，优化输入匹配电路；4、 仿真结果分析；（三） 具体过程：1、 启动PUFF：开始®程序®windows资源

2、管理器®D（Puff软件所在硬盘）®Puff文件夹®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 按任意键，进入PUFF的启动画面消息窗口提示，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还小，因为F4中“fd 300.00MHz”，波长为1000mm，l/4为250mm，比基片线度50mm还大，基片上布置不下l/4传输线。为此按向右方向键。使tline长度为10°，即“b tline 50W 10°”，这样系统可进行下一步操作了。(通过修改setup.puf可以修改初始化值，记事本可以打开的)2、 初始化设计： 按F4，激活F4窗口；移

4、动光标修改F4窗口内的制版参数：“Zd 50.000W”表示接到端口的传输线特征阻抗为50W“fd 5.000GHz”表示工作的中心频率为5.00GHz“er 10.20”表示基片介电系数“h 1.27mm”表示基片厚度“s 25.40mm”表示基片线度 按F3，激活F3窗口；移动光标修改F3窗口的内容：“a device fhx04”表示使用器件fhx04，这个器件是PUFF程序自带的。“b tline 50 60°”表示一段60°长，阻抗为50ohm的理想传输线；“c tline 50 60°”表示一段60°长，阻抗为50ohm的理想传输线；“d t

5、line 50 60°”表示一段60°长，阻抗为50ohm的理想传输线；“e tline 50 60°”表示一段60°长，阻抗为50ohm的理想传输线；3、 初步设计输入匹配电路： 按F3，修改第二行参数，改为：“b tline 50?60°”表示要对b传输线进行参数扫描； 按F1，激活F1窗口，进行Layout；这个时候，F1窗口会出现一个“×”； 按“a”键，选中a器件（即fhx04晶体管），这时第一行被点亮； 按“向左”方向键，把a器件布下来； 按“2”数字键，把a器件的右端和2端口连接起来； 按“向右”方向键，把“×

6、”移动到a器件的左边； 按“b”键选中b传输线，这个时候第二行“b tline 50?60°”被点亮； 按“向右”方向键，布下b传输线； 按“1”数字键，连接b传输线的左端和1端口； 按F2键，移动光标，修改以下参数：“Points 200”表示显示200的数据点；“S11”表示显示S11参数；“S22”表示显示S22参数；“S12”表示显示S12参数；“S21”表示显示S21参数；“仿真图纵坐标-5030dB”表示S参数的模的显示范围是-50dB到30dB；“仿真图横坐标0.0360”表示b传输线的扫描范围是0°到360°； 按“p”查看仿真结果； 按“Tab”

7、键，把阻抗圆改为导纳圆图； 移动“Page Up”、“Page Down”键，使得S11旋转到g1的等g圆上，记录下现在b传输线的长度； b长度变化圆与g1的等g圆的交点b的长度：61.5075°；这里取62°；b传输线的优化结果 按F3，激活F3窗口，修改第二、第三行的内容：“b tline 50 62°”把计算出来的结果取代b传输线长度；“c tline 50?60°”表示要对c传输线进行长度的扫描，优化； 按F1，激活F1窗口； 按“向下”方向键，布下c传输线； 按F2，激活F2窗口； 按“p”显示仿真结果； 按“Page Up”、“Page Do

8、wn”键，选定仿真结果为S21最大，S11最小的点，并记下改点下，c传输线的长度；从F2窗口可以读出c的长度为70.5528°，这里取71°。c传输线的优化结果 按F3，激活F3窗口，修改第三行为：“c tline 50 71°”这样放大器输入端的匹配电路设计，初步完成。4、 放大器输出端匹配电路设计： 按F3，激活F3窗口； 按方向键，移动光标，把第四行参数改为“d tline 50?60°”，这表示要对d传输线进行长度扫描； 按F1键，激活F1窗口； 按方向键使得 “×” 移动到a器件的右端（具体为向上向右向右）； 按“Shift+2”，消

9、除a器件和2端口的连接； 按“d”键，选择d器件，这时，d器件被点亮； 按“向右”方向键，布下d器件； 按F2，激活F2窗口； 按“p”显示仿真结果注意：从仿真结果来看，d传输线并不能够改善放大器的增益，可以取任何长度，甚至不用d传输线。d传输线的优化结果 按F3，激活F3窗口，修改第四、五行参数，改为：“d tline 50 25°”因为d传输线对系统的增益不起任何作用，所以这里随便取一个值；“e tline 50?60°”表示要对e传输线进行长度的扫描，优化； 按F1，激活F1窗口，并把“×”移动到d传输线的最右端； 按“e”键，选择e传输线，这时，e传输线被

10、点亮； 按“向下”方向键，布下e传输线； 按F2，激活F2窗口； 按“p“查看仿真结果； 按“Page Up“、”Page Down“键，查看S21最大，S11最小的点；从F2窗口内可以读出e传输线的计算结果是195.3769°，这里取195°；e传输线的优化结果 按F3，修改第五行为：“e tline 50 195°”，即把计算结果代入e传输线的长度；这样，输出匹配电路设计完毕。5、 输入匹配电路的设计优化： 按F3激活F3窗口，把第二行参数改为：“b tline 50?62°”表示要对b传输线的长度进行扫描； 按F2，激活F2窗口，把Points的

11、点数改为“Points 500”这样表示可以显示500点的数据，会使得设计精度更高。 按“p”键显示仿真结果。 按“Page Up”、“Page Down”键查看S21最大，S11最小的点。经比较发现，b传输线是62°长的时候，S21最大，S11最小； B传输线的最优长度是62.0441°，这里取62°a传输线最优化最后结果 按F3，激活F3窗口，把第一，第二行改为：“b tline 50 62°”把仿真结果放入b传输线的参数中；“c tline 50?71°”表示要对c传输线的长度进行扫描； 按F2键，激活F2窗口； 按“p”显示仿真结果； 按“Page Up”、“Page Down”键，查看S21最大，S11最小的点。C传输线的最优长度从这里读出来是：70.7014°，取71°c传输线的最终优化结果6、 最后仿真结果： 按F3，激活F3窗口，把第五行的参数改为：“c tline 50 71° 按F2，激活F2窗口，把“仿真结果的横坐标改为：4.55.