1、NMOS参数设置如下

W/L和finger都设置为最大值，20dBm基本上是硅基工艺PA的上限（GaAs可以得到更高的输出功率），因此为了得到最大的输出功率，将管子尺寸设置到最大

2、搭建电路，仿真直流工作点

DC仿真参数设置如下

扫描vgs 参数设置如下

3、direct plot form选择电流，点击NM0漏端节点 ，得到仿真结果

4、假设效率为30%左右，输出功率为100mW，则直流功率 为300mW，所以需要100mA的电流

100mA电流与vds=3V的交点在vgs=1.7V的曲线上，所以vgs=1.7V是最保守的取值，这里取vgs=1.8V

5、加入输入输出端口

PORT0参数设置如下

6、加入电容和电感隔离直流通路和交流通路 ，先设置C=1F，L=1H

7、hb仿真参数设置如下

8、direct plot form参数设置如下

点击PORT1得到输出功率仿真结果

当输入功率为9dBm时，输出功率可以达到20dBm，所以NM0尺寸符合要求

9、查看电流和电压

id=109mA，可得到直流功率在330mW左右，输出功率能够达到100mW

10、仿真稳定性，hbsp仿真参数设置如下（DC仿真设置成默认模式，hb仿真取消勾选sweep）

11、仿真Kf，参数设置如下

得到Kf仿真结果

Kf<1，不稳定

提高稳定性的办法：在输入端或输出端加电阻，代价是减小增益

如果电阻加在输出端，则会对输出功率有较大的影响，因此在输入端加电阻

12、仿真SSB，参数设置如下

得到SSB仿真结果

放大

在输入端并联50/0.5=100Ω的电阻可以使电路稳定

13、仿真LSB，参数设置如下

得到LSB仿真结果

放大

在输出端串联50*5=250Ω的电阻可以使电路稳定

14、在输入端并联100Ω电阻

15、仿真SSB

放大

所有的不稳定圆都在史密斯圆图 外面，输入端稳定

16、仿真Kf

在全频带Kf>1，满足稳定性条件

17、仿真LSB

放大

不稳定圆也全部在史密斯圆图外面，说明输出端也已经稳定，整个电路已满足稳定性条件

18、尝试串联250Ω的情况

19、仿真LSB

放大

输出端稳定

20、仿真SSB

放大

输入端稳定

21、仿真Kf

Kf>1，因此串联250Ω的电阻也能使整个电路稳定

比较串联电阻和并联电阻 时的Kf曲线得到：串联电阻时低频更稳定，并联电阻时高频更稳定，因此可以将两种方法组合起来使得电路在高频和低频情况下都提高稳定性

22、修改电路

23、仿真Kf

整个频段Kf有明显的提高，如需在高频时减小些Kf，可以减小串联电阻R1的值

24、将R1减小到20Ω，仿真Kf

25、继续不断调整R0和R1的值，使得Kf的最小值出现在2.4GHz处（因为需要提高2.4GHz处的增益，而Kf越小，增益越大），且该最小值不断接近1，但必须大于1。一般取1.1~1.2左右的值，如果低于1.1可能会导致稳定裕量 不足。

调整方法：

（1）对于低频的Kf

（a）增大R0，Kf减小

（b）减小R0，Kf增大

（2）对于高频的Kf

（a）增大R1，Kf增大

（b）减小R1，Kf减小

最终选择R0=300Ω，R1=10Ω

仿真Kf

Kf的最小值出现在2.4GHz处，为1.2左右，在2.4GHz和4.8GHz（谐波 ）处有毛刺是因为大信号仿真导致出现不连续的点，实际是光滑的

26、仿真B1f

得到B1f仿真结果

B1f>0，满足稳定性条件

27、仿真LSB

放大

满足稳定性条件

28、仿真SSB

放大

满足稳定性条件

29、将pin改为-10，仿真Kf

Kf<1，电路不稳定，说明减小信号功率 会使PA不稳定，在大信号功率条件下正常工作

30、接下来进行阻抗匹配，hb仿真中的loadpull 需要两个变量，将两个变量初始化如下

31、hb仿真参数设置如下

32、仿真功率圆，direct plot form参数设置如下

点击PORT1上方端点，得到功率圆仿真结果

若需使标签出现在左侧，右键->Smith Graph Properties->Graph Options->Legend position->left

此时最大的输出功率12.9dBm，需要提高pin来提高输出功率

33、将pin修改为9，仿真功率圆

最大输出功率 为20.3dBm，可以达到预期指标

34、右键最大输出功率点->send to->table->new window

将实部虚部分离，右键第二列->display complex as->real and imaginary

35、将阻抗换算为幅值和相角的形式，打开计算器

计算幅值

点击evaluate the buffer，得到幅值

计算相角

点击evaluate the buffer，得到相角

36、利用RF阻抗匹配计算器计算匹配网络

得到计算结果

选择第二种方案

37、修改电路

C1=3.755pF，L3=2.935nH

38、仿真功率圆

最大输出功率出现在50Ω的圆上，说明阻抗匹配成功

39、将pin修改为10，仿真功率圆

最大输出功率提高到21dBm

40、扫描功率，参数设置如下

41、得到输出功率仿真结果

42、进行输入端阻抗匹配，进行hb仿真和hbsp仿真，取消勾选hb仿真中的sweep，仿真输入端口实部，参数设置如下

点击ZM1，得到仿真结果

Re（ZM1）=21

43、仿真输入端口虚部，参数设置如下

点击ZM1，得到仿真结果

Im（ZM1）=-57

44、RF阻抗匹配计算器参数设置如下

ZM图像显示的已经是共轭 后的值，因此输入图像上的值就可以实现阻抗匹配

得到匹配结果

选择[敏感词]种方案

45、修改电路

C2=1.56pF，L4=5.4nH

46、进行hb仿真和hbsp仿真 ，得到输入端实部仿真结果

47、仿真输入端虚部

48、进行hb仿真，且hb仿真勾选sweep，仿真输出功率

输入功率为9dBm时，输出功率达到21.74dBm，说明阻抗匹配是有效的

49、仿真功率增益，参数设置如下

依次点击PORT1和PORT0，得到功率增益 仿真结果

50、仿真1dB压缩点 ，参数设置如下

点击PORT1，得到1dB压缩点仿真结果

说明PA是在增益压缩 范围内工作

51、仿真效率（PA比较关键的参数），参数设置如下

依次点击PORT1，PORT0，V0，得到效率仿真结果

当输入功率很低（小信号）时，效率较低，在输入功率为9~10dBm时，效率可达到43.14%~45.32%，比预期效果要好

52、仿真功率增益与输出功率的关系，参数设置如下

依次点击PORT1和PORT0的上端节点，得到仿真结果

横轴由增益曲线 中的输入功率变为输出功率，当输出功率为20dBm时，功率增益为14.5dB

53、仿真输出功率的频谱，参数设置如下

点击PORT1，得到输出功率的频谱

2.4GHz时，输出功率为22dBm，比预期高2dBm，同时二次谐波 等谐波分量也占用了信号的能量

54、仿真总谐波失真 （THD），THD是谐波能量在信号能量中的占比，参数设置如下

点击PORT1上端导线，得到仿真结果

当输入功率较小时，谐波的能量较小，主要是基波分量 ；当PA工作（pin=10dBm）时，THD=14.58%，说明谐波能量占比越来越大，失真越来越严重（虽然提高了功率，但这些功率很多都被谐波消耗掉了）

55、仿真三阶交调 点，用hbac仿真，首先要修改PORT0参数

hbac仿真参数设置如下

direct plot form参数设置如下

点击PORT1，得到三阶交调点仿真结果