一种宽带高效率J类功率放大器的设计

针对未来无线通信系统中的宽带和效率问题,设计了一种宽带高效率的J类功率放大器。为了减少谐波阻抗对效率的影响,该J类功率放大器在输出匹配网络中采用了谐波控制单元,并通过对晶体管模型的简化,综合出一种较好的匹配网络。另外,在输入匹配网络中,使用了具有宽带效应的混合集中和分布元件的π形匹配网络。设计中使用10 W GaN HEMT晶体管对理论进行验证,测试结果显示,在2.2 GHz～2.8 GHz之间的频带内,J类功率放大器的漏极效率大于61%,增益大于10.4 dB。该J类功率放大器在下一代无线通信系统中具有良好的应用前景。     

R、L、C并联补偿电路分析及其在超高频晶体管宽带功率放大器输出阻抗匹配网络中的应用

对R、L、C并联电路进行了数学分析。指出这种电路的特殊电抗特性是它能作为电抗补偿网络的基本依据。设计此补偿网络的关键是根据具体情况适当选择其谐振频率。在超高频晶体管宽带功率放大器的输出匹配电路中采用了这种补偿网络,由设计计算数据和放大器的实测性能表明电抗补偿效果良好。     

用于无线电发射机的射频功率放大器

发明背景本文发明的射频功率放大器是其元件均以特定的相对位置构成立体方位的射频功率放大器。射频功率放大器过去一般是用电子管做为放大器的有源元件,虽然这种电子管放大器的设计和安装较为容易,且能工作于高频和提供大功率输出信号,但这种电子管功率放大器一般是体积庞大,重量重而且效力差。对于需要重量轻和体积小的装置,例如便携式无线电发射机则常常采用晶体管射频功率放大器。到目前为止,这种晶体管功率放大器对减小电路体积和小型化极为有利,且各元件互相靠近造成的元件间干扰问题也得到了改善。对元件进行     

L波段小信号放大器ADS设计与仿真

对小信号晶体管放大器的设计步骤、设计理论进行了阐述,利用ADS软件通过实例详细地设计了L波段小信号放大器,并给出了仿真结果.仿真结果表明,放大器匹配电路设计完全满足性能指标要求.本文提出的利用ADS软件对L波段的LNA和小信号功率放大器的设计方法可以加速放大器产品化进程,具有重要的实用价值.这种放大器主要应用于微波中继、数字音频卫星直播、全球定位系统等无线系统中.     

RFID系统驱动级功率放大器的设计与实现

设计了一个工作频段902～928 MHz、输出功率19 dBm、功率增益高达27 dB应用于射频识别(RFID)系统的驱动级功率放大器.运用了仿真优化和实际测试相结合的方法快速、成功地设计了该放大器.对完成匹配后的功率放大器进行仿真优化,得到了满足设计指标要求的匹配参数,再根据这些匹配参数构建实际的功率放大器,并对放大器进行实际测试,测试结果与仿真结果高度一致.实际测试结果表明,运用这种方法设计的功率放大器完全满足设计要求,可以很好地应用在RFID系统中,从而改善系统的性能.     

一种紧凑的射频CMOS放大器LC输出匹配电路

提出了一种紧凑的射频互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)放大器LC输出匹配电路,利用放大器漏极偏置电感、输出端隔直电容与放大器输出端并联电感电容形成高阶LC谐振网络,可在占用较小芯片面积的条件下实现较传统L型匹配电路更宽频率范围的输出阻抗匹配。推导了该LC输出匹配电路元件值的计算式,并根据提出的设计方法,采用65 nm CMOS工艺设计了一款K频段放大器,其输出匹配电路尺寸仅98 μm ×150 μm。仿真结果表明,在16.5~22.1 GHz频率范围内放大器的玈22<-10 dB,阻抗匹配带宽相比L型匹配电路增加166%。放大器实测S参数和仿真结果相符,验证了该LC匹配电路可实现紧凑的宽带阻抗匹配。     

一种非均匀结构的分布式功率放大器的设计

宽带功率放大器的应用对于提升脉冲多普勒雷达等军用和民用系统的性能具有重要的意义。采用0.18 μm CMOS工艺,设计了一种非均匀结构的宽带分布式功率放大器。采用峰化电感以提高放大器的增益,在漏极人工传输线的输出端增加L型匹配网络,改善了放大器的阻抗匹配特性。仿真结果表明,该放大器在1.5～15 GHz频率范围内的增益为10.7 dB,带内增益平坦度为±1 dB;1 dB压缩点处的输出功率为6.3~9.8 dBm,PAE为6.8%~15%;饱和输出功率为9.4~12.3 dBm,对应的PAE达到14%~26.7%,表现出良好的综合性能。     

一种基于阻抗缓冲匹配技术的高效率Doherty放大器

为了在功率回退时满足功率放大器对高效率的要求,提出了一种采用阻抗缓冲匹配技术的Doherty功率放大器。通过负载牵引仿真,得到功放管的最佳基波和谐波负载阻抗。在此基础上,采用一种谐波控制阻抗匹配网络设计方法来设计主/辅路放大器的输出匹配网络,实现了高回退效率。为了验证该方法的有效性,设计并实现了一个1.635 GHz高效率Doherty功率放大器。测试结果表明,该放大器的饱和功率大于44 dBm,峰值效率为75%,6 dB功率回退时的效率为70%。该方法能有效提高Doherty功率放大器的回退效率。     

Ku波段GaN MMIC高线性功率放大器设计

设计了一款Ku波段工作频率为13.0~15.5GHz的GaN MMIC高线性功率放大器,采用0.25μm GaN HEMT工艺,电路采用两级放大器的结构。通过两种不同的末级匹配网络的设计,对比分析匹配网络的设计对功率放大器效率与线性度的影响。一种是匹配到最佳功率附加效率(PAE)的末级匹配网络,一种则是匹配到最佳线性度的末级匹配网络(用最佳三阶交调产物与载波比值(IM3)来表示),级间和输入级匹配网络也尽量达到低损耗、高线性指标,从而提高整体电路的线性度,并尽量使得效率不恶化。测试结果表明,功率放大器的最大输出功率可以达到37.5dBm,匹配到最佳PAE的功率放大器功率附加效率均大于32%,最大可以达到36%,匹配到最佳IM3的功率放大器PAE低了2到4个百分点,线性度指标IM3则高了1到2个dBc。该测试结果表明,对于高线性功率放大器,末级匹配网络可以在最佳PAE点的基础上适当地向最佳IM3点靠近,以逼近更好的线性度指标,但若距离最佳IM3太近,PAE则会有较大的恶化。     

0.02～2 GHz GaN分布式功率放大器的原理及设计

作为一种宽带放大器的结构,分布式放大器结构能够实现高达多个倍频程的带宽,这种结构是由电感元件和晶体管的等效电容构成的栅极和漏极两条人工传输线组成的。随着第三代宽禁带半导体GaN的发展,将GaN技术应用在分布式放大器的设计中,能够得到较高的输出功率,实现宽带功率放大器的设计。介绍了一种采用4个GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)设计分布式功率放大器的原理和方法,实现了0.02～2GHz的带宽。仿真结果表明,带宽内小信号增益大于10dB,增益平坦度优于±0.5dB,饱和输出功率大于41dBm,PAE大于15%。     

基于新型输出结构的宽带高效率功率放大器

提出一种具有新型匹配网络的宽带高效率功率放大器,以及利用开路扇形微带线构成的紧凑型输出匹配网络,并给出了阻抗推导过程。该输出匹配网络在一定带宽条件下能满足晶体管的高效率所对应的阻抗设计空间要求。为了进一步拓展带宽,采用阶跃式阻抗匹配方法设计输入匹配网络。通过理论分析与仿真,最后设计并制作了一款频段为1~3.1 GHz的宽带高效率J类功率放大器。测试结果表明,在该频段内漏极效率为61.4%~70.2%,输出功率为39.3~41.7 dBm,增益为9.3~11.7 dB。     

基于GaN HEMT的高效率Doherty功率放大器设计

通过分析传统Doherty功放的负载调制网络存在的带宽限制和晶体管输出电容对于效率的影响问题。利用改善阻抗变换比和补偿载波功放晶体管的输出电容的方法提出一种新型负载调制网络,使用GaN HEMT晶体管并基于此网络设计完成了一款高效率的Doherty功率放大器。该Doherty功率放大器采用不等分结构设计。此外,采用阶跃式阻抗匹配方法设计主辅功放的输入输出匹配网络来拓展Doherty功放的工作带宽。测试结果显示,在2.8~3.2 GHz频段内,饱和输出功率达到45 dBm,饱和漏极效率65%~73.18%。功率回退6 dB时,漏极效率在45%~50%之间,功率回退9 dB时,漏极效率在38.94%~44.68%之间。     

A GSM LNA using mutual-coupled degeneration

This letter presents a low noise amplifier (LNA) input impedance matching technique using mutual coupled inductors. This scheme not only provides the required input impedance matching but also interstage impedance transformation for the cascoded transistor. The mutual coupled inductors also help to improve the circuit's reverse isolation. A 900-MHz global system for mobile communication LNA using this technique is designed and fabricated using 0.35-/spl mu/m standard complementary metal oxide semiconductor technology. It achieves a 17-dB gain, 3.4-dB noise figure, and -5.1-dBm IIP3. The LNA draws 5.6 mA from a single 2.3-V power supply.     

Fully-integrated GaAs HBT power amplifier MMIC with high linear output power for 3 GHz-band broadband wireless applications

A high linear output power two-stage GaAs heterojunction bipolar transistor (HBT) power amplifier MMIC is reported. The input, interstage and output matching circuits are designed for wideband and low-voltage operations, and are fully integrated into an MMIC chip. The power amplifier measured with 54 Mbits 64-QAM OFDM signals at a collector supply voltage of 3.3 V showed linear output power of higher than 23.2 dBm at an error vector magnitude of 3.0% in a frequency range 3.3-3.6 GHz     

AOTF-NIR宽带功率超声换能器阻抗匹配网络的设计与优化

随着近红外声光可调滤波器（Near Infrared Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF-NIR）光谱成像技术在深空探测的广泛应用,超声换能器作为AOTF-NIR核心部件,对其工作带宽、光谱衍射效率及功率效率提出了更高的要求.超声换能器在不同频率下具有不同的输入阻抗,当驱动信号源输出阻抗与换能器输入阻抗失配时将会产生能量损耗,导致无法把功率最大限度的传递给换能器,从而使AOTF-NIR光谱衍射效率降低,影响光谱灵敏度.该文通过射频电路先进设计系统（Advanced Design System,ADS）仿真及实验测试,运用滤波器网络理论,采用LC无耗储能元件设计了一种带通型宽带匹配网络.最终在60-120MHz带宽范围内阻抗匹配网络的回波损耗S₁₁>-29.8dB,阻抗匹配网络功率效率达到90%以上.通过不断地微调优化匹配阻抗值及LC参数值,以此来提高光谱衍射效率,使光谱衍射效率最高达90%以上,提高了在620-1150nm波段内的光谱灵敏度及光谱成像清晰度.     

A monolithic transformer coupled 5-W silicon power amplifier with59% PAE at 0.9 GHz

This paper presents the circuit design and application of a monolithically integrated silicon radio-frequency power amplifier for 0.8-1 GHz. The chip is fabricated in a 25-GHz-f_T silicon bipolar production technology (Siemens B6HF). A maximum output power of 5 W and maximum efficiency of 59% is achieved. The chip is operating from 2.5 to 4.5 V. The linear gain is 36 dB. The balanced two-stage circuit design is based fundamentally on three on-chip transformers. The driver stage and the output stage are connected in common-emitter configuration. The input signal can be applied balanced or single-ended if one input terminal is grounded. One transformer at the input acts as balun as well as input matching network. Two transformers acts as interstage matching network     

LDMOS宽带功率放大器匹配电路设计

针对LDMOS宽带功率放大器匹配电路设计,提出了一种快速、有效的方法.采用多节并联导纳匹配法得出宽带匹配电路的初始值后,利用ADS软件对匹配网络的S参数进行优化.仿真结果为:在频率范围为1.3 GHz～2.3 GHz内,两端口的反射系数均小于-25 dB,匹配网路的传输系数接近0 dB.为实现更好的阻抗匹配,再用ADS...     

1～4GHz 80W GaN超宽带功率放大器

基于南京电子器件研究所0.25μmGaN HEMT工艺平台,设计了一款工作频率为1~4GHz,连续波输出功率大于80W的超宽带功率放大器.放大器采用低通L-C匹配网络实现管芯输入输出阻抗到实阻抗的变换;并利用切比雪夫变换器结构实现超宽带匹配;以单路输入输出端口匹配到100Ω后,两路直接电路合成到50Ω的方法实现了大功率超宽带功放的功率合成.放大器偏置电压32V,静态电流0.4A.测试结果显示,在1~4GHz带宽内,放大器连续波输出功率大于49.05dBm （80.3W）,最高输出功率为50.6dBm （114.8W）,饱和功率增益大于9dB,功率平坦度小于±0.8dB,最大漏极效率为62.5%.     

基于GaN器件的连续型高效宽带功率放大器设计*

提出一种高效宽带功率放大器的设计方法,并基于GaN HEMT 器件CGH40010F 设计了验证电路。利用功放管输出寄生参数的等效网络,将基于连续型功放理论得到的负载阻抗转换到封装参考面上,并利用多谐波双向牵引技术对转换后的负载阻抗进行适当调整,使二次谐波负载阻抗位于高效率区以及基频负载阻抗能够获得高功率附加效率和高输出功率。谐波阻抗位于高效率区使得匹配网络的设计简化为基频匹配网络的设计,降低了对谐波阻抗匹配的难度和宽带匹配网络设计的复杂度。实验结果表明:在1GHz -3GHz 工作频带(相对带宽100%)内,功率附加效率在53%-64.6%之间,输出功率为39.5±2dBm,增益为11.5±2dB,二次谐波小于-15dBc,三次谐波小于-25dBc。