基于RF MEMS开关的新型双频带功率放大器

RF MEMS开关具有低损耗、低功耗、尺寸小和易于集成等优点而被广泛应用于各种可重构射频电路及系统中。通过分析比较电容并联式和串联式RF MEMS开关两种电路结构的射频性能,设计了一种基于RF MEMS开关的新型功率放大器,使用RF MEMS开关控制匹配网络来实现双工作频带的转换。结果表明,设计的功率放大器在2.35GHz和1.25GHz两个工作频带下,功率附加效率(PAE)和输出功率(Pout)可分别达到72%、67%及40.8、42.7dBm。该功率放大器具有较高的功率附加效率和输出功率,适用于多频带的射频系统,对RF MEMS器件在可重构系统中的应用具有一定参考价值。     

高效率包络跟踪功率放大器

基于功率放大器(PA)效率提高技术,设计了一套包络跟踪(ET)功率放大器系统,射频(RF)功率放大器的漏极采用三电位G类结构的包络跟踪放大器提供自适应电压偏置,包络放大器包含两个自主设计的横向双扩散晶体管(LDMOS)开关管,RF功率放大器采用自主研发的LDMOS功率放大管进行优化匹配设计.在连续波(CW)信号激励下,28 V恒定电压下测得功率放大器在2.11 GHz下饱和输出功率为40 dBm,饱和漏极效率为51％,输出功率回退8 dB时的漏极效率为22％,采用包络跟踪后提高至40％.在8 dB峰均比(PAR) WCDMA信号激励下,28 V恒定电压下测得功率放大器的平均效率为21％,采用包络跟踪后提高至35％.实验结果表明,采用自主设计的LDMOS开关管和LDMOS功率放大管应用到包络跟踪系统后,功率放大器的效率明显提高,验证了包络跟踪技术的优势和自主设计的LDMOS管芯的优越性.     

Ku波段宽带大功率多芯片合成设计

设计针对多个Ku波段宽带MMIC功率放大芯片进行大功率合成.对波导多路功率合成结构进行了分析,基于单个Ku波段6W功放单片,进行了16路的功率合成,研制出了工作在12～17 GHz,带宽达到6 GHz的固态功率放大器.通过测试发现该固态功率放大器的输出功率≥70 W,功率增益≥15 dB,工作电压48 V,效率≥16％...     

一种GaN宽禁带功率放大器的设计

氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料的典型代表之一,由于其宽带隙、高击穿电场强度等特点,被认为是高频功率半导体器件的理想材料。为研究GaN功率放大器的特点,基于Agilent ADS仿真软件,利用负载／源牵引方法设计制作了一种Si波段GaN宽禁带功率放大器（10W）。详细说明了设计步骤并对放大器进行了测试,数据表明放大器在2．3～2．4GHz范围内可实现功率超过15W,附加效率超过67％的输出。实验结果证实,GaN功率放大器具有高增益、高效率的特点。     

RF MEMS开关失效因素的COMSOL仿真

针对RF MEMS开关的可靠性问题,利用有限元软件COMSOL,对悬臂式RF MEMS开关周围的电场分布,开关上的电荷分布和本征频率进行了分析;并研究了在静电场和结构力场耦合作用下悬臂梁的内应力情况,找出开关损坏的可能部位,探索RF MEMS失效的机理,为悬臂式RF MEMS开关的优化改进提供理论依据。     

一种宽禁带器件的高效E类功率放大器设计

E类功率放大器是一种新型高效率放大器,属于开关模式功率放大器,其理论效率可以达到100%。可用于雷达、通信和电子对抗等领域的末级功率放大器,是系统高效率、高功率和小型化功率放大器的重要途径。通过分析其工作原理,设计了一款L波段高效E类功率放大器,输出功率大于10 W,实际漏极效率达到74.8%。     

6～18 GHz GaAs射频前端多功能MMIC

基于GaAs单片微波集成电路(MMIC)工艺设计并制备了一款宽带射频前端多功能电路芯片,其包含功率放大器、限幅低噪声放大器(LNA)和收发开关.功率放大器采用平衡式结构同时选择合适的匹配网络实现宽带匹配;限幅器第一级采用功分结构提高耐功率能力;LNA前三级采用电流复用拓扑结构实现低功耗,最后一级采用自偏置结构增加动态范围;天线端的开关具有较高的功率容量,保证信号经过开关后不会压缩而导致发射支路输出功率不足.测试结果显示,电路在6～ 18 GHz频带内,接收支路噪声系数典型值为3.7 dB,增益约为27 dB,1 dB压缩点输出功率典型值大于7 dBm,功耗约为140 mW,能耐受1W的连续波输入功率;发射支路饱和输出功率大于30 dBm,功率附加效率典型值为26％.     

全光网络中的MEMS光开关

介绍了目前国内外光纤通信系统中所涉及的电磁驱动移动式MEMS光开关、静电驱动式光开关、基于MEMS光大器的可扩展型光开关矩阵、喷墨气泡MEMS光开关、开环式1×N波长选择MEMS光开关。对这些器件的结构原理,制造方法及其性能指标作了分析。把这些器件的性能指标和当前光纤通信系统中的光开关的性能要求进行比较,分析了这些器件的应用前景。最后,对MEMS光开关做出了展望,指出了今后MEMS光开关的进一步研究方向。     

RFMEMS电容式并联开关的研制

通过分析MEMS电容式并联开关的工作原理,设计并制作出一款适合Ka波段分布式MEMS移相器的电容式开关。通过理论计算和经验选取,初步得到了MEMS电容式并联开关的结构尺寸。采用HFSS软件建立了开关的三维电磁场模型并优化了关键结构参数。仿真表明开关在Ka波段插入损耗小于0．15dB,回波损耗大于15dB。采用CoventorWare软件进行了开关的机电耦合仿真,得出其驱动电压为2．1V。为了满足流片单位的实际工艺约束条件,对开关的设计版图和微加工工艺进行了多轮改进,研制成功MEMS电容式并联开关工艺样品。开关动态特性测试表明,在驱动电压36V时,桥下拉的高度约为2μm。     

负载牵引法在开关类功率放大器设计中的应用

为提高开关类功率放大器设计的准确性,找出功放管的最优输出阻抗值,采用负载牵引法设计开关类功率放大器,得到最佳输出阻抗值,然后设计输出及输入匹配网络及谐波抑制网络,仿真结果输入功率为28dBm时,功率附加效率达到69．352％,表明功率负载牵引方法为改进开关类放大器设计,优化开关类功放管性能提供了快速而有效的方法,提高了大信号下模型的准确性。     

Small‐Sized High‐Power PIN Diode Switch with Defected Ground Structure for Wireless Broadband Internet

This letter presents a small‐sized, high‐power single‐pole double‐throw (SPDT) switch with defected ground structure (DGS) for wireless broadband Internet application. To reduce the circuit size by using a slow‐wave characteristic, the DGS is used for the quarter‐wave (°/4) transmission line of the switch. To secure a high degree of isolation, the switch with DGS is composed of shunt‐connected PIN diodes. It shows an insertion loss of 0.8 dB, an isolation of 50 dB or more, and power capability of at least 50 W at 2.3 GHz. The switch shows very similar performance to the conventional shunt‐type switch, but the circuit size is reduced by about 50% simply with the use of DGS patterns.     

一种用于隔离放大器的微机械开关

介绍了一种新型的隔离放大电路,采用微机械开关实现“飞电容”结构。这种隔离放大电路具有许多优点:电路结构简单、尺寸小、成本低、隔离电压高、电磁兼容性能优良,很容易组成多通道隔离电路等;在30V驱动电压下测试,微机械开关的延时小于50μs,隔离电压大于110V。对设计、制造出的微机械开关隔离放大器进行了测试,证明该电路的精度优于2%。     

基于谐波调谐的双频高效功率放大器设计

为了满足无线通信系统对低功耗双频功放的需求,分析高效功放的阻抗条件,提出了一种新型双频输出匹配电路,包括谐波控制电路和基波匹配电路两部分.首先,通过调谐晶体管的谐波阻抗减小漏极电压和漏极电流波形的重叠,从而提高功放的效率;其次,通过公式推导得出双频阻抗匹配电路参数,将晶体管在两个频率下的最佳基波阻抗匹配至50Ω.为验证...     

串并联RF MEMS开关的微波传输特性仿真研究

分别建立了串联悬臂梁、并联电容MEMS开关的结构模型和等效电路模型,利用其模型研究了开关的微波传输性能,在结构、工艺及驱动机制上作了比较。     

The package integration of RF-MEMS switch and control IC for wireless applications

The integration of microelectromechanical systems (MEMS) switch and control integrated circuit (IC) in a single package was developed for use in next-generation portable wireless systems. This packaged radio-frequency (RF) MEMS switch exhibits an insertion loss under -0.4 dB, and isolation greater than -45 dB. This MEMS switch technology has significantly better RF characteristics than conventional PIN diodes or field effect transistor (FET) switches and consumes less power. The RF MEMS switch chip has been integrated with a high voltage charge pump plus control logic chips into a single package to accommodate the low voltage requirements in portable wireless applications. This paper discusses the package assembly process and critical parameters for integration of MEMS devices and bi-complementary metal oxide semiconductor (CMOS) control integrated circuit (IC) into a single package.     

应用于WCDMA的双频单片SiGe BiCMOS功率放大器

采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计实现了一款用于3GPP WCDMA 850/2100(band-I/band-V)的双频单芯片功率放大器(PA)。PA采用单端共射级3级级联的结构,具有带模拟开关的片上偏置电路,通过控制偏置电流对两个PA工作状态进行切换。制造的芯片面积为1.82 mm×2.83 mm,片上集成了开关电路、偏置电路和输入匹配、级间匹配电路。在3.3 V电源电压下测试结果表明,对于band-V(CLR)频段,PA的线性输出功率P1 dB为28.6 dBm,5 dBm输入时,功率附加效率PAE,为34%。对于band-I(IMT)频段,PA的P1 dB为26.3 dBm,PAE为31%。     

一种L波段宽带功率放大器的设计

利用反馈法实现了L波段宽带功率放大器末级功率管的宽带化设计,采用小信号S参数法和负载牵引法分别对前级和末级功率管进行了匹配电路设计。通过ADS软件对整个功放电路进行了模拟和仿真并最终完成了L波段宽带功率放大器设计。实测结果表明,该功放的峰值发射功率大于50 W,占空比可达20%,相对带宽约为25%,满足系统指标要求。     

A MEMS reconfigurable matching network for a class AB amplifier

This letter presents the design of a reconfigurable amplifier with an adaptive matching network implemented by shunt MEMS switches. In particular, the MEMS switches are used as capacitive stubs in double-stub matching circuit designs. The effective capacitance of the switches can be varied by switch activation which results in a change of the matching configuration. The RF response of the adaptive matching network is studied and the power performance of the amplifier is presented.     

Switchable low-loss RF MEMS Ka-band frequency-selective surface

A switchable frequency-selective surface (FSS) was developed at 30 GHz using RF microelectromechanical systems (MEMS) switches on a 500-/spl mu/m-thick glass substrate. The 3-in-diameter FSS is composed of 909 unit cells and 3636 MEMS bridges with a yield of 99.5%. The single-pole FSS shows a transmission loss of 2.0 dB and a -3-dB bandwidth of 3.2 GHz at a resonant frequency of 30.2 GHz with the MEMS bridges in the up-state position. The -1-dB bandwidth is 1.6 GHz. When the MEMS bridges are actuated to the down-state position, an insertion loss of 27.5 dB is measured. Theory and experiment agree quite well. The power handling is limited to approximately 25 W with passive air cooling and >150 W with active air cooling due to the increased temperature of the overall circuit resulting from the transmission loss (for continuous-wave operation with the assumed maximum allowable temperature of 80/spl deg/C), or 370 W-3.5 kW due to self-actuation of the RF MEMS bridges (for pulsed incident power). Experimental results validate that 20 W of continuous-wave power can be transferred by the RF MEMS FSS with no change in the frequency response. This is the first demonstration of a switched low-loss FSS at Ka-band frequencies.