0.3～2.0 GHz 100 W GaN超宽带功率放大器北大核心CSCD

基于南京电子器件研究所0.25μm GaN HEMT工艺平台,设计了一款0.3~2.0GHz 100 W GaN超宽带功率放大器。GaN HEMT器件的射频参数由负载牵引系统测定,包括最大功率匹配阻抗和最大效率匹配阻抗。放大器用同轴巴伦结构实现超宽带匹配,用高介电常数介质板材制作匹配电路,实现放大器的小型化。放大器偏置电压28V,偏置电流0.5A。测试结果显示,在0.3~2GHz带宽内,放大器小信号增益平坦度小于±1.3dB。典型输出功率大于100 W,最小输出功率90 W,饱和功率增益大于9dB,功率平坦度小于±1.2dB,漏极效率大于50%。     

基于GaN HEMT的0.8～4.2GHz超宽带功率放大器的设计

阐述了基于GaN HEMT的超宽带功率放大器的设计与实现方法。采用低通L-C匹配网络消除虚部阻抗,并利用多节λ/4阻抗变换器实现宽带实阻抗到目标阻抗50Ω的匹配。测试结果表明,功放在32V漏电压、1ms周期、10%占空比及0.8~4.2 GHz频带内输出功率大于47dBm(50.1 W),最高输出功率为48.9dBm(77.6 W),带内饱和功率增益大于9dB,最大漏极效率为64%。实验测试结果与设计仿真结果符合良好,从而验证了设计方法的正确性。     

一种24 GHz CMOS功率放大器设计

基于130 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种高增益和高输出功率的24 GHz功率放大器。通过片上变压器耦合实现阻抗匹配和功率合成,有效改善放大器的匹配特性和提高输出功率。放大器电路仿真结果表明,在1.5 V供电电压下,功率增益为27.2 dB,输入输出端回波损耗均大于10 dB,输出功率1 dB压缩点13.2 dBm,饱和输出功率17.2 dBm,峰值功率附加效率13.5%。     

8GHz带有RC稳定网络的AlGaN/GaN HEMTs内匹配功率合成放大器的设计

设计了工作在8GHz的基于AlGaN/GaN HEMTs的内匹配功率合成放大器.输入和输出匹配电路制作在0.381mm厚的氧化铝陶瓷基片上,为了提高整个电路的稳定因子K,在电路输入端增加了片上RC有损网络.在8GHz测出连续波1dB压缩点时的输出功率为P1dB=43dBm（20W）,线性增益7.3dB,最大PAE为38.1%,合成效率达到70.6%.     

一种S波段平衡式限幅低噪声放大器的设计

介绍了一种小型化平衡式限幅低噪声放大器。该放大器采用Lange桥平衡结构,在实现低噪声的同时,保证了小电压驻波比;在3.0～3.5GHz频带内,噪声系数小于1.3dB,输入输出驻波系数小于1.3,增益大于27dB,平坦度±0.6dB以内,输出1dB压缩点大于12dBm。该放大器能够承受最大5W的连续波功率输入,且大功率输入时的驻波系数小于1.3。     

一种高线性宽带功率合成的射频功率放大器

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。     

一个8GHz基于AlGaN/GaN HEMT的内匹配电路

论述了一个在8 GHz下基于AlGaN/GaN HEMT功率放大器HMIC的设计、制备与测试.该电路包含了1个10×100 μm的AlGaN/GaN HEMT和输入输出匹配电路.在偏置条件为VDS=40 V、IDS=0.16 A时输出连续波饱和功率在8 GHz达到36.5 dBm(4.5 W),PAE为60%,线性增益10 dB;在偏置条件为VDS=30 V、IDS=0.19 A时输出连续波饱和功率在8 GHz达到35.6 dBm(3.6 W),PAE为47%,线性增益9 dB.     

基于GaN 的3. 4~ 3. 6 GHz 高增益Doherty 功率放大器

基于两级功率放大器架构,设计了一款平均输出功率为37 dBm(5 W)的高增益Doherty 功率放大器。 该器件通过增加前级驱动功率放大器提高Doherty 功率放大器的增益,采用反向Doherty 功率放大器架构,将λ/4 波 长传输线放置在辅助功放后端,相位补偿线放置在主功放前端,并使主功放输出匹配网络采用双阻抗匹配技术实现 阻抗变换,如此可扩宽功率放大器的工作带宽。连续波测试结果显示:3. 4~3. 6 GHz 工作频段内,饱和输出功率在 44. 5 dBm 以上,功率饱和工作点PAE 在43. 9%以上;在平均输出功率(37 dBm,5 W)工作点,回退量大于7. 5 dB,功 率附加效率PAE 为36. 8%以上,功率增益在31 dB 以上。     

S波段150W GaN内匹配功率放大器

介绍了一种S波段150W GaN内匹配功率放大器。器件采用0.25μm工艺GaN HEMT管芯,内匹配技术对单胞放大器进行输入输出匹配,然后用Wilkinson功率分配器对四路单胞功率放大器进行功率合成。放大器频带范围2.7~3.5GHz。工作电压28V,占空比10%,脉宽0.1ms。单胞放大器输入功率37dBm,输出功率46.5dBm以上,功率附加效率大于50%;合成放大器输入功率43dBm,输出功率51.8dBm(150 W)以上,功率附加效率超过40%。     

基于AlGaN/GaN HEMT的X波段内匹配功率合成放大器的设计

利用内匹配和功率合成技术设计了X波段AlGaN/GaN HEMT功率合成放大器.电路包含有四个AlGaN/GaN HEMT和制作在Al2O3陶瓷基片上的输入输出匹配电路.在偏置条件VDS=30 V,IDS=700 mA时8 GHz测出连续波饱和输出功率达到Pat=40 dBm(10 W),最大PAE=37.44%,线性增益9 dB.     

A 0.18μm CMOS low noise amplifier using a current reuse technique for 3.1-10.6 GHz UWB receivers

A new,low complexity,ultra-wideband 3.1-10.6 GHz low noise amplifier(LNA),designed in a chartered 0.18μm RFCMOS technology,is presented.The ultra-wideband LNA consists of only two simple amplifiers with an inter-stage inductor connected.The first stage utilizing a resistive current reuse and dual inductive degeneration technique is used to attain a wideband input matching and low noise figure.A common source amplifier with an inductive peaking technique as the second stage achieves high flat gain and wide -3 dB bandwidth of the overall amplifier simultaneously.The implemented ultra-wideband LNA presents a maximum power gain of 15.6 dB,and a high reverse isolation of—45 dB,and good input/output return losses are better than -10 dB in the frequency range of 3.1-10.6 GHz.An excellent noise figure(NF) of 2.8-4.7 dB was obtained in the required band with a power dissipation of 14.1 mW under a supply voltage of 1.5 V.An input-referred third-order intercept point(IIP3) is -7.1 dBm at 6 GHz.The chip area,including testing pads,is only 0.8×0.9 mm2.     

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。     

S波段超宽带固态功率放大器的研制

本文结合一款新研制的S波段超宽带固态功率放大器,介绍了超宽带固态功率放大器的设计理论和方法,根据砷化镓场效应晶体管的小信号S参数和I-V曲线,用微波仿真软件对功率管的输入、输出阻抗匹配电路及其偏置电路进行优化仿真设计.通过制作并测试此放大器,验证了该设计方法的可行性.最后,给出了测试数据,它在2GHz～4GHz的频带范围内,输入功率为40mW时,输出功率大于20W,带内功率起伏小于1.5dB.     

Design of 3.1–10.6 GHz ultra-wideband CMOS low noise amplifier with current reuse technique

A new low complexity ultra-wideband 3.1–10.6 GHz low noise amplifier (LNA), designed in a chartered 0.18 μm RFCMOS technology, is presented in this paper. The ultra-wideband LNA only consists of two simple amplifiers with an inter-stage inductor connected. The first stage utilizing a resistive current reuse and dual inductive degeneration techniques is used to attain a wideband input matching and low noise figure. A common source amplifier with inductive peaking technique as the second stage achieves high flat gain and wide the −3 dB bandwidth of the overall amplifier simultaneously. The implemented ultra-wideband LNA presents a maximum power gain of 15.6 dB, a high reverse isolation of −45 dB and a good input/output return losses are better than −10 dB in the frequency range of 3.1–10.6 GHz. An excellent noise figure (NF) of 2.8–4.7 dB was obtained in the required band with a power dissipation of 14.1 mW under a supply voltage of 1.5 V. An input-referred third-order intercept point (IIP3) is −7.1 dBm at 6 GHz. The chip area including testing pads is only 0.8 mm × 0.9 mm.     

一种采用有源电感的可调增益小面积超宽带低噪声放大器

设计了一款采用可调谐有源电感（TAI）的可调增益的小面积超宽带低噪声放大器(LNA),输入级采用共基极结构,输出级采用射随器结构,分别实现了宽带输入和输出匹配;放大级采用带有反馈电阻的共射共基结构以取得宽的带宽,并采用TAI作负载,通过调节TAI的多个外部偏压使LNA的增益可调。结果表明,该LNA在2~9GHz的频带内,通过组合调节有源电感调节端口的偏压可实现S21在16.5~21.1dB的连续可调;S11小于-14.7dB;S22小于-19.3dB;NF小于4.9dB;芯片面积仅为0.049mm2。     

应用于C-X-Ku波段的宽带功率放大器

采用0.25μm AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT工艺技术,研制出了6～18GHz三级MMIC全匹配宽带功率放大器单片.在6～18GHz的工作频率下,放大器的平均功率增益为19dB,输出功率大于33.3dBm,在10GHz处有最大输出功率34.7dBm,输入回波损耗S11低于-10dB,输出回波损耗S22低于-6dB.与报道的C-X-Ku频段宽带功率放大器相比,有较好的功率平坦度.     

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。     

Broad-band distributed amplifier impedance-matching techniques

A circuit concept is developed which allows impedance transformations to be performed over extremely broad bandwidths. The transformation is obtained by coupling one or more input or output lines of a distributed amplifier into several output or input lines, respectively. The circuit technique is demonstrated by results for an amplifier for a 1:2 impedance transformation over a 2-20-GHz bandwidth. The amplifier yields a voltage standing wave ratio (VSWR) of better than 1.7:1 into 25 Ω at the input and better than 1.5:1 into 50 Ω at the output while maintaining a gain of 9±1 dB. An application of the technique to the broadband impedance-matching problem of a laser diode driver is discussed. The circuit has a gain of 8.5±1 dB from 0.5 to 12.5 GHz and better than 10 dB return loss at both the input and output     

基于EFJ模式的宽带高效率Doherty功率放大器设计

将EFJ模式功率放大器应用于Doherty功率放大器的载波功率放大器,利用EFJ类功率放大器的阻抗特性改善了Doherty功率放大器的带宽。此外,还引入后谐波控制网络来提高Doherty功率放大器的效率。功放的输入匹配电路采用阶跃式阻抗匹配来进一步拓展工作带宽。使用CGH40010F GaN 晶体管设计并加工完成了一款宽带高效率Doherty功率放大器。测试结果显示,在3.2~3.7GHz 频段内,饱和输出功率达到43dBm,饱和漏极效率60%~72.5%,增益大于10dB。功率回退6dB时,漏极效率40%~48.5%。     

一种输出匹配可调的、高线性度宽带功率放大器

采用自适应偏置技术和有源电感实现了一款输出匹配可调的、高线性度宽带功率放大器(PA)。自适应偏置技术抑制了功放管直流工作点的漂移,提高了PA的线性度。有源电感参与输出匹配,实现了输出匹配可调谐,该策略可调整因工艺偏差、封装寄生造成的输出匹配退化。利用软件ADS对电路进行验证,结果表明,在4 GHz频率下,输入1dB压缩点(Pin 1dB)为-7dBm,输出1dB压缩点(Pout 1dB)为11dBm,功率附加效率(PAE)为8.7%。在3.1GHz~4.8 GHz频段内,增益为(20.3±1.1)d B,输入、输出的回波损耗均小于-10dB。