普遍观点认为，单独S参数结合谐波平衡（HB）无法仿真出晶体管的功率性能。本文采用HB仿真，描述了一种设计和仿真放大器最大功率的方法，而此时可用的数据只有晶体管的S参数。当非线性晶体管模型无法获得时，这种方法具有广泛应用性。即便存在非线性模型时，它也非常有益。

 这里描述的放大器设计方法是Steve Cripps负载线方法^1-3的一种扩展，它是对Pieter Abrie首次引入⁴的功率参数的扩展。这些技术可以用来产生有用的近似，允许对没有非线性模型的晶体管进行HB仿真。本文是2013年4月发表在ARMMS上的一篇文章的续篇⁵。

Cripps最初的文章发表在1983年，当时HB仿真还没有使用，负载拉移测量只是确定设备特性时的可选项。Cripps的文章发表时，HB仿真已经存在，但速度很慢。Cripps方法为设计大功率提供了一种极为简单的途径。Cripps表达了一种期望，希望其方法的简单数学原理应用到通用线性模仿器中，“目前大多数设备计算噪声系数一样的方法²”。他还说明，“稍微改进一下使用”，当多级设计和潜在的其它放大器有反馈时，这一方法可以应用。不幸的是，他的方法从未在任何通用模拟器中得以实现。但是，它以一种更为先进的方式，在Pieter Abrie研发的专用MultiMatch放大器设计向导⁶（MultiMatch Amplifier Design Wizard）中得以实现。Abrie在他的著作中提出了功率参数，并在MultiMatch中得以实现，用来设计A级和AB级放大器。

功率参数的映射函数提高了与晶体管配置有关的任何限制条件，包括信息反馈、电阻性负载、接地节点位置、并行单元或芯片、参考平面问题和多级。这与噪声参数有一些有趣的相似性，比如串联反馈使得与最大功率的匹配更为容易。

当前，像20年前的线性仿真一样，HB仿真也发展迅猛。精确的非线性晶体管模型已经开发出来，但还没有提供给许多有用的晶体管。Abrie的功率参数方法是一种成熟的方法，它可以很容易地用于任何通用模拟器中，加速和提升P1dB 和Psat的设计流程，尤其是在不存在非线性模型的情况下。

0.5~2.5 GHz GaN 功放的设计

采用一个45W GaN HEMT，改进的HB工艺⁶被用来设计三级放大器（覆盖0.5~2.5 GHz）。除了设计过程外，每级动态加载线的HB仿真结果也将显示出来。这将提升对设计过程的理解，并解释当非线性模型不存在时，是如何从晶体管提取所需功率的。

图1示出了NI AWR Microwave Office®仿真器中设计输出级设计的起始。在一个频段上，晶体管和调谐器的非线性模型可以用来提取最大功率和增益的阻抗。相反，只在晶体管Imax/2处的S参数被提取出来。S参数然后被导入到MultiMatch以适应线性模型（图2）。定义了I-V曲线（剪切边界）上的最大电流和电压范围后，功率参数被用来提取负载拉移数据（图3）。然后，合成输出网络来提供负载阻抗（与最大预剪切功率有关），后面接着的输入匹配网络可以提供最大平坦增益和稳定性。MultiMatch布局可以轻易设计成所需形式，原理图和布局输出到Microwave Office(图4 )。在Microwave Office的辅助下，采用电磁模型或对部分布局进行全面电磁仿真，可以对微带不连续性进行全面仿真。非线性模型和HB被用来仿真基础和谐振信号的功率、相关增益和增益压缩、电流、电压以及效率。进行这些仿真后，可以作一些调整以获得最佳性能。输出级设计结束时，两者与混合耦合器进行合成，从而形成一个平衡的输出。

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