VHF宽带功率放大器设计

仿真并设计了一款VHF波段宽带大功率放大器.匹配网络采用传输线变压器宽带匹配技术以及微带混合电路,使功率极好地传输.末级采用多个放大器功率合成来满足大功率的要求.采用了负反馈网络改善电路性能,通过预失真网络的调整得到较好的功率平坦度,采用输出耦合反馈控制电路保证功放正常工作.该功放在20 MHz-90 MHz频段内输出功率大于50 dBm,且具有较好的增益平坦度和较高的效率.给出了测试结果,满足设计要求.     

VHF频段小型化千瓦级GaN功率放大器

为了满足VHF频段对高功率放大器小型化的需求，设计并制备了一款基于0.5μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺的VHF频段小型化千瓦级功率放大器。通过采用多节微带电容网络和高介电常数的印制电路板(PCB)实现了末级功率放大器匹配电路的小型化；以高通滤波器作为级间匹配电路，在减小电路尺寸的同时，提高了链路增益；采用混合集成工艺，实现了电源调制器、前级驱动功率放大器和末级功率放大器等各单元的小型化高密度集成。测试结果表明，在0.24～0.30 GHz频带内，该功率放大器的工作电压为50 V,工作脉宽为100μs,在占空比10%、输入功率10 dBm的工作条件下，带内输出功率大于1 000 W,功率附加效率约为60%～69%,功率增益大于50 dB,功放体积为46 mm×30 mm×6 mm。     

一种新型Ku频段硅基氮化镓多通道功率MMIC

基于降低成本和提高集成度的目的,研制了一款采用0.1μm硅基氮化镓(GaN)工艺的Ku频段多通道功率放大芯片。芯片集成了两路相同设计的功率放大通道和两路无源射频直通通道。功率放大通道采用三级放大的拓扑结构。增加了奇偶模振荡消除电路以提高功放稳定性;针对Si基GaN工艺的特点,在功放通道末级输出匹配网络提出了一种新型设计方案以提高网络的耐压能力。各射频通道之间采用接地线隔离技术以提高通道间的隔离度。芯片的功放单通道在14～17 GHz范围内,在漏压为14 V、脉冲占空比10%的工作条件下,饱和输出功率大于40 dBm,功率附加效率大于35%。双功放通道幅度一致性小于±0.15 dB,相位一致性小于3°。芯片尺寸为3.5 mm×2.85 mm。     

基于GaN HEMT的Doherty功率放大器设计

设计一款基于GaN HEMT的S波段Doherty功率放大器(DPA)。主放大器是采用GaN HEMT设计的AB类功放,辅助放大器是GaN HEMT的C类功放。利用ADS对电路进行仿真,单音测试结果表明,DPA工作频率在2.3~2.4 GHz,输入功率为29 dBm时,工作增益不小于14 dB,输出功率大于43 dBm,功率附加效率超过65%。分析了辅助放大器偏置电压对DPA性能的影响,偏置电压变小,DPA的效率和线性度较好。     

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。     

一种新型C频段高效率移相GaN功率放大器

研制了一种性能优良的全固态C频段高效率移相氮化镓(GaN)功率放大器模块。介绍了该功放模块设计方案及工作原理,并给出了该功放模块技术参数实验测试结果。该模块输出功率30W,带宽10MHz,带有6位移相功能,具有C频段高频率、固态、小型化、高效率、高功率密度、高击穿电压特性,是一种目前国内外尚无类似集成设计的最新高性能氮化镓(GaN)功率放大器模块。因其功放模块输出末级采用了美国Cree公司第三代宽禁带GaN功放管优化设计,实现了固态C频段高效率功率输出。     

一种温度不敏感的高线性功率放大器

设计了一种温度不灵敏的高线性度的射频功率放大器芯片,采用新颖的带温度反馈环路的有源片上自适应偏置电路,该电路降低了温度引起的放大器集电极直流电流分量的变化量,补偿了由温度变化而引起的性能偏差,进而有效提高了放大器的线性度。基于这个温度不灵敏的偏置结构采用InGaP/GaAs HBT工艺设计了一个工作在2110~2170 MHz频段的功率放大器。测试结果表明,该功放在工作频段内的增益大于等于35.3 dB;在中心频率2140 MHz处,1 dB功率压缩点大于33 dBm,功率附加效率在输出功率24.5 dBm时为18%;使用LTE_FDD调制信号,获得邻信道功率比为-47 dBc。在环境温度为-40℃、+25℃和+80℃条件下,功放的增益平坦度较好,增益变化量小于1.5 dB,输出级集电极电流基本不变,有效降低了功放对温度的敏感性。     

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。     

一种饱和功率为21dBm，峰值效率为35%的应用于900MHz RFID阅读器的CMOS线性功率放大器

本文在CMOS 0.18μm Mixed Signal工艺上实现了工作于900MHz的两级差分线性功率放大器,该功放工作于class AB状态。本文探讨了低压下输出匹配和谐波抑制网络,以提高功放的输出功率及效率,降低输出谐波。测试结果表明,在1.8V的电源电压下,功放在900MHz频率的输出饱和功率达到21.1dBm,输出1dB压缩点的功率为18.4dBm,峰值功率增加效率为35.4%,功率增益为23.3dB,各谐波分量也得到很好的控制。两级功放加上PAD的芯片总面积为1.2×0.55mm2。通过单芯片测试以及基于原型机的测试结果表明,该功放可以满足UHF RFID阅读器的应用。     

使用预失真技术的全集成线性CMOS功率放大器

本文使用了模拟预失真技术设计了用于2.5 GHz的m-WiMAX发射机系统的基于转换器的CMOS功率放大器,功率级和驱动级的三次谐波可以在特定功率范围内相互抵消。使用标准0.18μmCMOS工艺设计的两级功放在1 dB压缩点处的功率为27.5 dBm,功率增加效率为27%。在20.5 dBm的平均功率下可以满足功率谱的要求,EVM为5.5%。测试结果表明,与传统的使用三阶跨导零点偏置技术设计的功放相比,该功放具有良好的线性度和效率。