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...     

3mm谐波振荡器的电调谐

本文在分析谐波振荡器的电路特性的基础上,针对谐波振荡器的电调谐问题,提出了“电调基频,提取谐波”的新构想,并以该构想指导振荡器的电路设计。最后,采用国产参放变容管作为电调元件于1988年在国内首次研制成功了3mm电调谐波振荡器。该振荡器最大电调带宽超过4GHz;当电调带宽等于±100MHz时,输出功率大于10mW;当电调带宽等于±500MHz时,输出功率大于5mW。     

高效率低谐波失真宽带功率放大器设计

基于连续型功率放大器理论,提出一种高效低谐波失真宽带功率放大器的设计方法,并采用GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件设计了验证电路。结合连续型功率放大器理论和多谐波双向牵引技术,找到一簇最佳负载阻抗值,并运用切比雪夫低通滤波器形式的阻抗变换器设计宽带匹配网络。偏置电路采用双扇形开路微带线和滤波电路相结合的方法进行设计,以减小电路尺寸和扩展具有高输入阻抗偏置电路的带宽。实验结果表明,在1.7~2.7 GHz工作频带内,功率附加效率为50%~60%,输出功率大于4 W,增益为(14±0.9)dB,二次谐波失真小于-25 dBc,三次谐波失真小于-60 dBc。     

L至S波段高效率超宽带功率放大器设计

针对超宽带功率放大器(UWB PA)匹配电路的设计难点,提出一种结合连续型功放理论、多谐波双向牵引低损耗匹配(LLM)技术以及切比雪夫低通滤波器阻抗变换原理的超宽带功率放大器设计方法。并利用此方法设计一款基于CREE公司CGH40025F-Ga N HEMT,工作频带为400-3900MHz的超宽带功率放大器。实验结果表明:在输入功率为30d Bm(1W)时,增℃为12.25±0.75dB,输出功率大于41.5dBm(14.1W),功率附加效率(PAE)为41-65.1%,噪声系数(NF)控制在2.5dB以内,功率附加效率较同等带宽设备有近10%的提升。     

基于谐波控制的高效率反馈振荡器

本文设计了一种覆盖902-928MHz ISM频段的反馈振荡器,可同时作为电动汽车无线充电大功率输出末级功放的信号源和驱动功放。首先,利用谐波控制网络设计了一款高效率逆F类功率放大器。在此基础上,通过在功放的输入端口和输出端口之间设计合理的反馈(选频)网络实现了良好的自振荡效果。与单独设计信号源和驱动功放模块的传统方案相比,本设计将振荡器与驱动功放合二为一,有效地节省了成本与尺寸。仿真结果表明在振荡中心频率915MHz处的输出功率为38.907dBm,谐波抑制度大于46dBc,直流-射频转换效率为64.9%,偏离中心频率10kHz处相位噪声为-116.6dBc/Hz。     

高效率双频连续F类功率放大器的设计

为满足多标准和多频段无线通信的需求,针对特定频段如何提高效率问题,基于连续F类功放的谐波控制理论,提出了一种高达三次谐波控制的双频功放设计方法,实现了两个频段的高效率性能。首先,分析了电流源平面的各次谐波阻抗,基于连续F类阻抗设计空间的灵活性,设计的双频谐波控制网络将二次谐波控制在短路点附近,同时将三次谐波控制在开路点附近,可提高任意两个频段功放的效率。随后,针对传统耦合器基频匹配网络在多频匹配方面的不足,提出了改进的双频阻抗匹配网络,简化了匹配方法并实现了不同频点的最佳基波阻抗同时匹配到标准的50Ω。最后,使用Cree公司的CGH40010F GaN HEMT设计了一款工作在1.8和2.6 GHz的双频连续F类功率放大器,并进行测试,结果显示在1.8和2.6 GHz的饱和输出功率分别为40.6 dBm和39.5 dBm,最大功率附加效率分别为75.4%和74%,最大漏级效率均大于75%。测试结果表明,所提出的双频谐波控制网络设计方法在提高功放效率方面具有显著优势。     

基于可调谐二极管激光吸收光谱学对二次谐波检测噪声分析研究

在可调谐红外激光器的基础上发展的新的痕量气体监测分析方法,已在大气化学研究和污染气体监测领域中得到了应用.在无法通过增加光程长度来提高系统检测灵敏度的环境中,降低噪声、提高信噪比,是提高TDLAS二次谐波检测技术系统检测灵敏度的途径之一.介绍了TDLAS的噪声来源并对短吸收光程下的CO和CO2的近红外波段二次谐波进行了测量研究和噪声分析.获得CO和CO2的最小检测灵敏度分别为0.73%和0.98%.这一结果能够满足某些对于测量要求不是很高的情况下的环境监测的需要.     

基于平衡结构的高效率E类功率放大器设计

针对E类功率放大器输入输出回波损耗较大的缺陷,提出采用平衡结构的E类功率放大器的设计方法.仿真结果显示,在输入为28 dBm时,功率附加效率(PAE)达到最大(85.2％),集电极效率η为88.3％,输出功率为42.4 dBm;在320～360 MHz频率范围内,S11小于-19 dB,S22小于-15 dB,输入驻波系数小于1.3,输出驻波系数小于1.4;在325～355 MHz范围内,PAE达到60％以上,具有较大的高效率带宽.输出匹配网络采用二次谐波抑制技术,谐波失真得到较好的抑制,二次谐波失真达到-92.4 dBc.     

一种基于TDLAS谐波探测技术的甲烷传感器

实验研究了近红外二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术在煤矿瓦斯气体安全探测中的应用.基于TDLAS的自平衡二次谐波探测方法能够有效地消除激光器光强波动等共模噪声和其他同性干扰的影响,特殊设计的气体吸收池能有效抑制光学干涉条纹,从而降低检测限.实验中吸收池长10 cm,充有10300 ppm的甲烷气体,检测限低于6.5 ppm.这种方法不需使用多次反射池,光路调节简单,能适应煤矿中甲烷气体的监测.     

基于双匹配的高效大功率Doherty功率放大器

针对Doherty功率放大器传统设计方法的不足,提出了一种双匹配设计技术,并给出了实现方法。基于LDMOS器件,用该方法设计了一款饱和功率为55 dBm的Doherty放大器。仿真结果显示,与未采用双匹配法相比,该Doherty放大器的效率改善更好。功率附加效率在6 dB回退点比平衡式放大器改善15%,在回退约8 dB的区间上,整体效率都在40%以上。实测结果表明,该放大器增益约12 dB,在输出回退6 dB的区间上,功率附加效率改善10%。     

一种L波段高效率阵列应用GaN功率放大器

设计了一种L波段高效率阵列应用GaN功率放大器,该模块包含基于谐波控制方法设计的高效率末级功率放大器和一个基于小信号S参数方法设计的高增益驱动功率放大器.高效率末级功率放大器最高效率达到82％.整个高效率功率放大器模块幅度一致性小于±0.35dB,相位一致性优于±3.6°,输出功率大于18W,效率大于52.8％.     

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。     

Systematic Approach for Design of Broadband,High Efficiency,High Power RF Amplifiers

This paper demonstrates a systematic approach for the design of broadband, high efficiency, high power, Class‐AB RF amplifiers with high gain flatness. It is usually difficult to simultaneously achieve a high gain flatness and high efficiency in a broadband RF power amplifier, especially in a high power design. As a result, the use of a computer‐aided simulation is most often the best way to achieve these goals; however, an appropriate initial value and a systematic approach are necessary for the simulation results to rapidly converge. These objectives can be accomplished with a minimum of trial and error through the following techniques. First, signal gain variations are reduced over a wide bandwidth using a proper pre‐matching network. Then, the source and load impedances are satisfactorily obtained from small‐signal and load‐pull simulations, respectively. Finally, two high‐order Chebyshev low‐pass filters are employed to provide optimum input and output impedance matching networks over a bandwidth of 100 MHz–500 MHz. By using an EM simulation for the substrate, the simulation results were observed to be in close agreement with the measured results.     

On the Continuity of High Efficiency Modes in Linear RF Power Amplifiers

A novel formulation for the voltage waveforms in high efficiency linear power amplifiers is described. This formulation demonstrates that a constant optimum efficiency and output power can be obtained over a continuum of solutions by utilizing appropriate harmonic reactive impedance terminations. A specific example is confirmed experimentally. This new formulation has some important implications for the possibility of realizing broadband >10% high efficiency linear RF power amplifiers.     

Third Harmonic Injection Increasing the Efficiency of High-Power HF Amplifiers

The paper deals with the influence of the third harmonic injection into the grid and anode qirclits of a tuned high power amplifier, in order to improve the efficiency. The linear triode model is used, enabling avaluation of all power balance important parameters in a closed form. The results obtained are compared with the performances of the same amplifiers, without injection.     

高功率双包层光纤放大器

高功率双包层光纤放大器在光纤传感、光纤通讯、光谱测量和惯性约束聚变等领域有广泛应用.介绍了两种获得放大激光输出的高功率双包层光纤放大器:单频双包层光纤放大器和脉冲双包层光纤放大器.分析了它们的工作原理及关键技术,并对国内外近期进展作了综述.     

High Efficiency RF Power Amplifier Designed With Harmonic Real-Time Active Load-Pull

In this work, a high efficiency p-HEMT radio frequency power amplifier (PA) is designed using a new multiharmonic real-time active load-pull using the large signal network analyzer. This technique synthesizes a large set of instantaneous load mismatches to quickly find the optimal harmonic impedances, so as to achieve high PA efficiency in a shortened design cycle. At 2 GHz a demo power amplifier implemented with a p-HEMT demonstrated a power added efficiency (PAE) of 68.5% for 18.0 dBm output power, while achieving a maximum PAE of 75% below the 1 dB compression point for 18.6 dBm output power.     

高功率光纤激光器和放大器的非线性效应管理新进展

受激布里渊散射、受激拉曼散射、自相位调制等非线性效应限制了高功率光纤激光器、放大器的输出功率和传输特性.通过改进光纤的几何结构、材料成分、制作工艺、工作环境等可以克服这些限制.在分析了光纤激光器、放大器中几种非线性效应的产生机理、功率阈值特点后,着重介绍了采用大模场光纤设计、变化光纤掺杂成分及分布、纳米粒子直接掺杂技术以及控制应力、温度场调制等新方法、新技术在非线性效应管理中的应用,最后指出合理的方案.     

F类与逆F类功率放大器的效率研究

为了对F类与逆F类功率放大器的效率进行研究,首先从理论方面对两种放大器工作模式各自的效率进行了计算。通过计算可以看出,在相同的输出功率下,因为晶体管导通内阻的存在,逆F类功率放大器的效率优于F类功率放大器。再通过软件仿真设计F类和逆F类功率放大器,在相同的输出功率下,逆F类功率放大器的最高漏极效率为91.8%,F类功率...