原创 【TI博客大赛】用X参数协助MMIC设计【1】

用X -参数的模型可以提供对无线系统，包括放大器和混频器的关键部件线性和非线性参数的理解。

      设计MMIC最常用的方法，以准确描述射频/微波元件的线性条件，通过的S -参数的允许条件。然而，某些元件的建模，如放大器和混频器，非线性参数，是其挑战性，因为S参数不能有效地，准确地适用于射频放大器的大信号条件。逼近技术已被用于建模非线性参数，并在局部获得成功，通过补充线性S参数具有非线性元件通常在数据表中发现，如1  dB增益压缩点，双音三阶截点，等等，一个更加准确和全面的方法来模拟射频/微波元件的非线性指标。
 

      安捷伦科技开发的这项新技术具体描述针对大信号条件下的线性和非线性元件。X参数减少到Sparameters正是小信号的限制，并有相同的S -参数的简单的使用模型。因为它们包含的所有信息谐波和互调谱产生的大信号响应，他们远比S参数和任何其他可用的功能强大的非线性模型。正确描述了阻抗不匹配混频过程，能准确，更快的级联仿真非线性Xparameter（例如，放大器和混频器的设计）。

      X参数可在以下两种方法之一：从一个电路级生成设计安捷伦先进设计系统（ADS）软件或测量使用非线性矢量网络分析仪（NVNA）软件内的安捷伦的PNA - X的运行网络分析仪。当从一个circuitlevel设计产生的，他们提供了一个简单的快速，准确的手段获取一个组件的非线性参数保存为（IP）的模型，可用于对电路或系统设计。X参数模型可以用来共享设计性能不透露设计拓扑。

      安捷伦发表基本方程式的X理论和参数Xparameter文件是在一个开放的，非加密的格式。安捷伦已把这项新技术，广泛的推广到行业应用，并鼓励其他人加入在开发这项技术。为了对如何电路更好地了解设计人员可以轻松地生成快速，准确，可移动的X参数模型，考虑分两阶段MMIC功率放大器（PA）的设计，例如在美国的3GPP长期演进（LTE）应用程序（图1）。

用于生成精确的X参数的混频器和其他非线性模型组件。

      在创建Xparameter模型的第一步是生成该组件的X -参数。 ADS中，这可以通过插入一个电路级设计原理图页面，附加到一个X参数来源，负载和偏流设置，并点击在“模拟”按钮。在几秒钟内，一个X参数模型，可以立即生成。为了验证所生成的模型的准确性和比较它与实际电路级单片功率放大器，都在X参数模型和单片功率放大器设计插入正在进入非线性模拟设置和非线性模拟与分析过程。

图2显示的的第二次和第三次谐波。这个比较清楚显示的X参数模型具有作为相同的精度电路级设计的，因此，系统集成商可以插入单片功率放大器到LTE的上行传输系统的设计模型，并使用它，设计实际电路级功率放大器。

图3显示了负载帮助依赖模型的重要性。它显示了单片功率放大器连接到一个双工器和天线。如果负载阻抗是未知的，唯一的办法精确预测负载阻抗依赖的X参数模型。

       设计的一个例子是负载的二次谐波产生失真而降低手机的性能，甚至可能衰减PA的输出效率，进而缩短电池寿命。要解决此问题，确实幅度和相位的二次谐波音的内容必须是已知的，以过滤不需要的谐波信号。不像其他的现有产业模式，只有在捕获基频非线性行为，在X参数模型准确地抓住了所有的谐波参数。通过提供完整的二次谐波相位信息，该模型允许设计者过滤掉这个多余的二次谐波，提高整体设计和手机的性能。

       负载生成依赖模型简单，遵循以前的进程概述，与一个负载扫必须添加到设计例外。设计人员只需在模板中插入模型，点击电路级功率放大器设计按钮的模拟和模型自动生成。这个新生成的加载依赖的X参数模型自动存储在项目的数据集文件夹，可立即与系统共享集成了模拟和精确的匹配或更高的权衡分析不匹配的级联模块。

 图6显示功率放大器的电路级和X参数模型分析结果的准确性。 

       X参数模型的主要用途之一是在无线系统验证。随着如邻信道功率比参数的EVM，和PAE用在这样的分析。
考虑一个发射机功放为例的EVM的评价。设计者必须插入任一电路级- PA或在X参数模型试验台到如图所示（图7）。

图4显示了从负载依赖模型和仿真结果电路级，其相位-180到180之间的功率放大器变化。同这些标准，生成的模型是史密斯图表。
为了进一步评估不匹配条件下的X参数模型，这将是用来表示两个与它们之间的不匹配级联功率放大器。如果PA是一个小信号驱动，S22因此导致它们之间的不匹配。第二次的源阻抗不再是50Ω，这种情况下该模型提供了一个很好的测试案例。

图5显示了模拟结果