RF LDMOS器件与高效率功率放大器设计

为满足人们高速通信的需求,多载波、宽带已经成为新的发展方向,这对功率器件和放大器需要提出新的要求。文中基于改进后CMOS工艺模块,针对GSM基站频段,通过对RF LDMOS版图的优化,制备了实际的RF LDMOS芯片,使用负载牵引系统测出器件在940MHz时P3dB压缩点输出功率52.6dBm,效率72%。并使用负载牵引系统测量出的数据制作了一款工作于920~960MHz的高效率功率放大器,通过对匹配电路地优化,P1dB压缩点达到52.7dBm,P1dB压缩点效率为65%,在功率回退8dB时效率为32.8%,线性增益18dB。     

2.4GHz全集成CMOS Doherty功率放大器

采用0.18μm CMOS工艺设计并制作了一个2.4 GHz全集成CMOS Doherty功率放大器.着重考虑了片上螺旋电感的回流路径对电感模型的影响,并在设计中使用了一种新颖的螺旋电感版图结构来避免回流路径的影响.实测结果表明该功率放大器增益达到16dB,1dB压缩点为20.5dBm,峰值输出功率和对应功率附加效率分别为21.2dBm和20.4％,整个芯片面积为2.8mm×1.7mm.     

阻抗变换夹具在大功率负载牵引测试中的应用

为了实现对大功率RF LDMOS晶体管的精确测试,提出了一种应用切比雪夫阻抗变换夹具进行负载牵引测试的方法。这种方法通过将阻抗变换夹具的 S 参数在负载牵引系统中去嵌入,使得测试端面的特性阻抗从传统的50Ω变换到10Ω,扩大了系统的测试范围,能准确有效地完成大功率负载牵引测试。实际测试飞思卡尔公司的AFT09S282N的结果表明,该方法达到了预期效果。     

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.     

对合成电路优化的126 W Doherty功率放大器

基于自主研发的RF LDMOS功率晶体管以及散热法兰,设计了一款用于无线通讯以及L波段和S波段雷达系统的大功率高效率的功率放大器。在保证了器件的射频接地以及散热的前提下,在封装内部设计了输入内匹配和输出内匹配电路,提高了管芯的阻抗点以便于电路板匹配。利用Doherty功率放大器结构可以提高功率回退处效率的特点,结合输出内匹配对负载阻抗点的翻转作用,得到了一种结构优化的Doherty实现方案,在峰值功率处达到398 W的输出功率,52%的漏极效率;以及功率8 dB回退的平均功率处126 W的输出功率,43%的漏极效率。这种改进技术进一步提高了功率回退处的效率,相对普通Doherty功率放大器结构,性能提升了16%,改善了无线通信系统的射频性能。