5 GHz无线局域网的锗硅异质结晶体管功率放大器

采用IBM 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺设计了一种应用于5 GHz无线局域网的射频功率放大器.功率放大器工作在A类状态,由两级共发射极放大电路组成,并利用自适应偏置技术改善了功放的线性度.输入输出和级间匹配网络都采用片内元件实现.在3.3 V的电源电压下,模拟得到的功率增益为32.7dB;1dB压缩点输出功率为25.7 dBm;最大功率附加效率(PAE)为15%.     

C波段高效率高线性GaN MMIC功率放大器

基于SiC衬底0.25μm GaN HEMT工艺,设计实现了一款C波段、高效率和高线性的单片微波集成电路(MMIC)功率放大器。通过优化电路匹配结构,选择合适的有源器件和恰当的直流偏置条件,实现低视频漏极阻抗;利用后级增益压缩和前级增益扩张对消等手段,实现高功率附加效率和好的线性指标。功率放大器芯片尺寸为2.35 mm×1.40 mm。芯片测试结果表明,在3.7~4.2 GHz频率范围内,漏极电压28 V、末级栅极电压-2.2 V、前级栅极电压-1.8 V和连续波条件下,该功率放大器的小信号增益大于25 dB,大信号增益大于20 dB,饱和输出功率大于39 dBm,在输出功率回退至32 dBm时,功率附加效率大于30%,三阶交调失真小于-37 dBc。     

一种0.15 μm GaAs pHEMT高效率功率放大器

基于0.15 μm GaAs(D-Mode)pHEMT工艺,采用多级级联的方式,设计了一种中心频率为2.4 GHz的高效率功率放大器。采用两级级联放大结构,驱动级采用共源结构,提高了输出功率和线性度。功率级采用自偏置技术共源共栅结构,增益和效率得到提升。工作模式分别为A类和AB类。版图面积为1.45 mm²。仿真结果表明,在驱动级电路工作于5 V、功率级电路工作于10 V、频率为2.4 GHz的条件下,1 dB压缩点功率为31.99 dBm,最大输出功率为32.01 dBm,小信号增益为30.51 dB,功率附加效率为40.74%。输入功率为1.48 dBm时,在1.94~2.82 GHz频带内,输出功率为30.29~32.07 dBm,功率附加效率为30%~41.9%,小信号增益峰值为31.97 dB,3 dB带宽为880 MHz。     

工作在1.8-3 GHz内的高效率GaAs pHEMT功率单片

本文报道了一款基于南京电子器件研究所GaAs pHEMT单片集成电路工艺的S波段宽带高效率功率放大器。为了提高芯片效率,该放大器采用驱动比为1:8的两级级联方式,并采用低通/高通滤波器相结合的拓扑结构设计每级的匹配电路。这种匹配电路在有效降低芯片面积的同时,在较宽的频带范围内实现对应于高效率的阻抗匹配。在5V漏压AB类偏置条件下,该功率放大器在1.8到3GHz频率范围内连续波输出饱和功率为33~34 dBm,相应的附加效率达到35%~45%,以及非常平坦的功率增益25~26 dB。芯片面积紧凑,尺寸仅为2.7mm×2.75mm。     

一种SiGe BiCMOS 140 GHz高增益功率放大器

基于IHP 130 nm SiGe BiCMOS工艺,设计了一种中心频率为140 GHz 的三级Cascode结构的功率放大器。该放大器由两个驱动级和一个输出功率级组成,输入、输出和级间匹配均采用微带线实现。设计中,选用最佳尺寸的晶体管,通过分析得到最佳偏置电流和最佳偏置电压,从而获得最大的电压摆幅,以提高输出功率。仿真结果表明,在120~160 GHz的工作频带中,该放大器的最高增益为28 dB,饱和输出功率为16.2 dBm, 功率附加效率为20%,功耗为220 mW。     

一种0.13 μm CMOS K波段宽带功率放大器

基于0.13 μm CMOS工艺,采用多频点叠加的方式,设计了一种K波段宽带功率放大器。输入级采用晶体管源极感性退化方式,实现了宽带输入匹配。驱动级采用自偏置共源共栅放大器,为电路提供了较高的增益。输出级采用共源极放大器,保证电路具有较高的输出功率。后仿真结果表明,在26 GHz处,该功率放大器的增益为22 dB,－3 dB带宽覆盖范围为22.5~30.5 GHz,输出功率1 dB压缩点为8.51 dBm,饱和输出功率为11.6 dBm,峰值附加功率效率为18.7%。     

一种预失真可调InGaP/GaAs HBT射频功率放大器

提出了一种具有可调预失真功能的共集电极放大电路,对其动态偏置点及双负反馈回路进行了分析.AWR Microwave Office仿真表明:该预失真电路产生的增益扩展与负相位偏差可以补偿该功率放大器后级电路产生的增益压缩和正相位偏差,提高其线性度.采用该预失真电路作为输入级,设计了一款功率放大器,并基于截止频率为29.5 GHz的2 μm InGaP/GaAs HBT工艺成功流片.测试结果表明,该宽带放大器在3.5 V偏置电压下和1.3～2.0 GHz频段范围内功率增益可达27 dB,P1dB为28.6 dBm,最大功率附加效率为39%.     

一种应用于WLAN的高线性度CMOS功率放大器

基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种应用于WLAN的高线性度CMOS AB类功率放大器。电路采用两级结构和片外匹配网络。为了实现高线性度,采用电容补偿技术,并选择合适的偏置点以减小gm的3次非线性,在绑线和PCB走线时,利用HFSS进行了精确的建模。该功率放大器供电电压为1.8 V和3.3 V,后仿结果显示,在2.45 GHz处的输出1 dB压缩点P1dB为25.3 dBm,功率附加效率PAE为33%;在WLAN802.11g测试环境下,输入64QAM信号进行仿真,输出误差向量幅度EVM和频谱掩膜均满足指标要求,最大线性输出功率为15 dBm。     

温度补偿高谐波抑制功率放大器的设计

针对无线通信应用系统,采用了一种具有温度补偿特性的偏置电路和一种带有谐波抑制功能的输出匹配网络,设计了一款高线性高谐波抑制的功率放大器。该功率放大器采用InGaP/GaAs HBT工艺,工作频率为1.84 GHz,供电电压为4.5 V,偏置电压为2.85 V。测试结果表明,常温下,功率放大器的增益为32 dB,饱和输出功率可达33 dBm,二次、三次谐波分量都小于-55 dBc,在输出功率为24.5 dBm时,邻道抑制比为-47 dBc,在-40～85℃温度变化范围内,功率放大器增益与邻道抑制比基本不变。     

一种高线性宽带功率合成的射频功率放大器北大核心

针对5G通信微基站,提出一种基于GaAs异质结双极晶体管(HBT)工艺,芯片面积为1.3 mm×1.4 mm的高线性宽带宽的射频功率放大器。该放大器采用了异相功率合成方式和J类输出匹配的方法,在两路功率放大器的输入输出端引入了90°相移以及J类模式确定最佳负载阻抗,以此实现高线性宽带宽的特性。在5 V电源和2.85 V偏置电压下,室温条件下测试结果表明,该功率放大器在2~3 GHz频带内,小信号增益为36±0.5 dB。然而在2.4~2.8 GHz频带内,该功率合成结构的功率放大器拥有饱和输出功率大于36 dBm,功率附加效率大于38%。在5G-NR,带宽100 MHz和4G-LTE、带宽20 MHz的调制信号下,在2.4~2.8 GHz工作频带测试,放大器的输出功率为22 dBm,邻近信道功率比(ACPR)约为-43 dBc。