[发明专利]LDMOS功率放大器功率附加效率的仿真方法

说明书

本发明涉及LDMOS功率放大器技术。本发明解决了现有提取不同LDMOS器件结构的功率附加效率指标的仿真方法精度不高且较为复杂的缺点，提供了一种LDMOS功率放大器功率附加效率的仿真方法，其技术方案可概括为：将现有的固定偏置电压替换为固定偏置电流，而对于不同的器件结构，在固定偏置电流条件下，其端口阻抗基本不变，因而采用统一的匹配电路即可完成不同器件结构的LDMOS功率放大器的搭建。本发明的有益效果是，提升效率指标的仿真精度，有效降低了匹配电路的设计次数，适用于LDMOS功率放大器功率附加效率的仿真。

技术领域

本发明涉及LDMOS功率放大器技术，特别涉及LDMOS功率放大器功率附加效率的仿真方法。

背景技术

目前，射频电路的应用随着通讯技术的发展日趋广泛，然而，射频通讯设备伴随其内部元件集成度的增加，功耗也不可避免的出现增长。设备整机的功耗主要集中于内部功率放大器单元，如果能够提升功率放大器的工作效率，降低整机的功耗消耗，可以有效的增强电池的续航能力与电子元件的寿命。依赖于LDMOS功率器件制作成本低，易于与CMOS工艺集成等方面的优势，LDMOS功率晶体管已经作为低频段功率放大器的主导技术而备受瞩目，因此如何提升LDMOS射频功率放大器的效率指标成为亟需解决的问题。

射频电路研究人员通常采用优化晶体管外部匹配电路的方法，以提升功率放大器效率。但是，LDMOS器件作为LDMOS功率放大器的核心元件，该方法并没有优化其电学特性，进而从本质上提升功率放大器的效率，存在一定的局限性。

优化LDMOS器件结构，改进其高频特性是提升LDMOS功率放大器效率的有效方法之一。在论文“An Accumulation Mode RF Laterally Double Diffused MOSFET WithImproved Performance”中，功率器件研究人员优化了LDMOS器件的电容特性与小信号特性指标，提升了器件的高频特性，但是忽略了功率放大器效率指标的提取，LDMOS器件在流片后，出现射频功率放大器效率降低的问题，因此如果在LDMOS器件的设计阶段，能够精准、高效的提取出功率放大器的效率指标，可以有效节省研究成本。

现阶段，提取不同LDMOS器件结构的功率附加效率指标，采用的常规仿真方法如下：首先，获取LDMOS器件数据(包括直流与交流小信号数据等)，并在射频电路仿真环境中进行等效电学特性建模，然后在相同的偏置电压条件下，确定其各自工作偏置点，根据不同LDMOS器件模型分别进行负载牵引与信号源牵引仿真，确定匹配电路，完成功率放大器的设计，最后进行大信号仿真以获取不同器件结构对应的功率附加效率指标。针对这种方法，由于其采用相同的偏置电压作为偏置方式，则存在两方面的问题：一、功率放大器在相同的偏置电压下，由于不同LDMOS器件结构之间电学特性的差异，造成功率放大器偏置工作点的不同，从而影响功率附加效率评估的准确性；二、针对不同的器件结构，器件端口阻抗的差异需要进行多次阻抗匹配设计，以得到其对应的匹配电路，重复的匹配电路设计大大增加了射频电路研究人员的工作量。

发明内容

本发明的目的是解决目前提取不同LDMOS器件结构的功率附加效率指标的仿真方法精度不高且较为复杂的问题，提供一种LDMOS功率放大器功率附加效率的仿真方法。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，LDMOS功率放大器功率附加效率的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取各LDMOS器件数据，搭建等效电学特性模型；

步骤2、根据功率放大器的工作偏置条件，确定在固定偏置电流下，各LDMOS器件对应的偏置电压，确定其工作偏置点；

步骤3、对任一LDMOS器件模型进行负载牵引与信号源牵引仿真，确定匹配电路，所有LDMOS器件模型均采用该匹配电路及相同的偏置电路，完成各功率放大器的设计；

步骤4、仿真所设计的各功率放大器，得到对应的功率附加效率指标。