董 亮，薛 新（我国电子科技集团公司第三十六研讨所，浙江 嘉兴 314033）
摘 要：本文介绍了一种运用ADS软件建模进行功率管失效剖析的办法。首要通过ADS对PCB板进行模型提取，然后地图仿真，再导入原理图中进行地图原理图联合仿真，仿真成果与实测数据较符合。最终依据实践现象修正板材模型，对不同油脂参数进行仿真，仿真成果与实践毛病现象具有较高的符合度。该办法能够对功放毛病进行定量剖析，能更精确地进行毛病定位。
关键词：ADS；失效剖析；功率放大器
0 导言
固态功率放大器因为其功率高、体积小、线性度好等特色，被广泛应用在电子对抗、卫星通信、移动基站、雷达等范畴 [1-2] 。固态功率放大器的毛病剖析往往都是通过规划阅历，会有个定性的剖析，通过不断地实验来验证毛病排查的精确性。这就需求消耗很多的阅历和时刻来进行功放的失效剖析。
本文运用ADS软件，针对功放管的一种毛病，进行建模仿真剖析。首要通过ADS提取功放板的PCB模型，在ADS软件中进行地图仿真。在依据毛病现象，仿真在印制板底层呈现油层状况下的作业状况。仿真了油层不同的厚度、不同介电常数下的功率输出状况。仿真成果与实践的毛病现象有很高的符合度，精确定位了毛病点。该办法能够依据不同的毛病现象树立不同的模型，进行毛病剖析，为今后功放的毛病排查供给了一种可行的计划。
1 毛病描绘
该功率放大模块作业频段为1 MHz～2 MHz，功率为单模块80 W输出，但在可靠性实验过程中，发现每个模块的功率值以及功率值均下降了，导致功放单机功率输出缺乏，无法满意目标要求。进一步拆开毛病部位PCB查看，发现PCB底部与功放壳体触摸的部分有很厚一层油脂，如图1所示。该层油脂是因为高热硅脂在不断地冷热替换过程中蒸发出来，通过模块底下的螺纹孔堆积在印制板与腔体间。
2 ADS建模及仿真
图2所示的是该功放模块的印制板图，该电路由输入匹配电路、输出匹配电路、栅极供电电路以及漏极供电电路组成。
将该地图导出至DXF格局，再从ADS导入该模型 [3] ，对一些接地区域以及调试用的部分进行删去处理。然后对该地图进行Layout（布局）板仿真，再将仿真成果导入到原理图中。在各个端口加上与实践电路共同的元器件。最终得到的该功放模块的仿真地图如图3所示。
正常状况下的基板资料设置：介电常数=2.55；损耗角正切tan D=0.0018；介质层厚度=0.508 mm，微带间隔上盖板间隔15 mm，微带金属层厚度为0.036mm，板材设置的模型图如图4所示。
设置仿真频点在1 GHz~2 GHz，仿真成果图如图5所示。仿真成果表明，功放模块正常作业状况下输出功率Pout在80 W以上。功率PAE功率在50%以上，增益在12 dB以上。根本与实测数据符合。
在印制板与壳体底部金属层有油层的状况下，咱们改动板材模型，在本来的基础上再添加一层油层，板材模型图如图6所示。
因为该油层的介电常数与厚度无法精确丈量，咱们仿真了多组数据做比照。别离做了油层介电常数1、2.5、5、10；油层厚度0.05 mm以及0.1 mm状况下的各种仿真成果，能够发现：油层的厚度越厚，功放的输出功率越小，功率越低；相同厚度的状况下，油层介电常数越小，功放的输出功率越小，功率越低。
本机运用的硅脂中硅油的介电常数在2.5左右，由图7能够看出功放模块的输出功率与功率目标均大幅度下降，输出功率下降了（10 W~20 W），功率最大下降8%。毛病功放模块的实测功率与功率下降数据如图7所示，与仿真成果具有较高的符合度，能够确认是因为油层的原因导致毛病的产生。后期将功放模块用酒精对PCB（印制板）和壳体进行完全清洗，然后在重新装配完成后对壳体不和螺钉孔进行点胶封堵，防止硅油从螺钉孔进入壳体内部。通过实验验证，该毛病已完全解决。
3 定论
本文运用ADS软件，对功放模块呈现的一种毛病问题进行了模仿仿真，对功放的毛病状况进行了定量剖析。仿真成果表明，在呈现油层的状况下，功率与功率都会呈现必定程度的下降，下降的程度与油层的介电常数以及油层的厚度相关。毛病模块油层的介电常数在2.5左右，厚度在0.1 mm左右的状况下，对功率下降值以及功率下降值做了比照，比照成果表明仿真成果与毛病现象有着很高的符合度。阐明能够选用此办法来对功放毛病进行定量的判别，协助规划师更精确判别功放的毛病原因。本文仅仅针对一种毛病现场进行了模仿仿真，对更多的毛病状况能够依据不同毛病状况，树立不同的仿真模型，对其进行毛病的定量剖析。此办法能够进行推广应用，为今后功放毛病的精确定位供给一种思路。
参考文献
[1]黄谋辉.射频功率放大器的研讨与规划[D].北京：北京邮电大学,2007．
[2] INDER B.PRAKASH B.微波固态电路规划[M].郑新,等,译.2版.北京:电子工业出版社，2006:354.394.
[3]徐兴福,何川.ADS2008射频电路规划与仿真实例[M].北京:电子工业出版社，2009．
作者简介
董亮，工程师，首要研讨方向：功率放大器电路规划。
薛新，高级工程师，首要研讨方向：功率放大器电路规划。
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第10期第59页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
