基于改进简化实频技术的超宽带功率放大器设计

该文提出了一种基于改进简化实频算法的跨多倍频超宽带功率放大器.结合负载牵引技术,分析晶体管负载端的最优阻抗值变化.通过改进简化实频法中的优化目标和误差函数,对频段内选取多个频点的最优阻抗进行分析,设计并优化出了功率放大器的输出匹配电路,提高了功放的工作带宽.测试结果显示,在0.5～2.7?GHz频段内,饱和输出功率达到42.5?dBm,饱和漏极效率为64％～75％.     

基于阶梯阻抗匹配网络的连续逆F类功率放大器

为了满足移动通信系统中功率放大器宽频带和高效率的需求，采用阶梯阻抗网络实现宽带匹配电路，设计了一款高效率连续逆F类功率放大器。选用CGH40010F GaN HEMT晶体管，通过对连续逆F类功率放大器的理论分析，并且结合ADS负载牵引与源牵引仿真，提取各频点的最佳负载阻抗和源阻抗，设计阶梯阻抗匹配电路，最终实现了一款宽带高效率功率放大器。测试结果表明，该功率放大器在3.2～3.8 GHz频段内，增益大于14 dB,增益平坦度小于±0.4 dB,饱和输出功率为40.6～40.9 dBm,最大漏极效率为64%～68%。该功率放大器的测试性能良好，可以为宽频带高效率功率放大器的设计提供参考。     

谐波负载阻抗对功率放大器性能的影响

使用谐波平衡法精确分析了谐波负载阻抗对功率放大器性能的影响并确定了最优谐波阻抗，提出了优化谐波负载阻抗的方法，设计实现了AB类1．5W功率放大器。测试结果证明，在功放设计中优化谐波负载阻抗具有重要的意义。     

0.4~2.2 GHz连续F类功率放大器设计

连续F类功放(PA)通过引入修正因子,减轻功放对基波和二次谐波阻抗的要求,从而扩展F类功放的带宽。本文在连续F类功放基础上,提出一种新型修正型连续F类工作模式。通过引入电阻性二次和三次谐波阻抗进一步扩展连续F类功放的设计空间,使其可实现多个倍频程带宽。基于此理论,采用负载牵引方法对基波和谐波进行最佳阻抗提取,结合实频技术设计功放匹配网络,实现了一款超宽带高效率功率放大器。该功放在0.4~2.2 GHz频段内,饱和输出功率为39.8~41.4 dBm,漏极效率在59%~79%之间,增益大于10 dB。仿真与测试结果良好,验证了该方法的正确性。     

X波段20W高效率负载调制平衡放大器MMIC

报道了一款采用0.25μm GaN HEMT工艺的8～12 GHz高效率负载调制平衡放大器（Load-modulated balanced amplifier,LMBA）。高峰均比信号传输场景中,功率放大器的效率性能会在输出功率回退区间内急剧恶化。基于LMBA技术,结合有源负载调制与预匹配输出结构,有效提高了功放在输出功率回退区间的效率。在连续波测试条件下,该芯片在8～12 GHz频段内,饱和输出功率为43.2～43.8 dBm,饱和效率为50.5%～55.7%。饱和输出功率回退6 dB时,效率为40.2%～44.5%,相较于归一化理想B类功率放大器具有15%～17%的效率提升。     

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SiGe HBT的射频功率放大器

基于国内的0.18μm SiGe BiCMOS工艺,针对该工艺下SiGe HBTs功率器件击穿电压、工作频段的稳定性和最优负载阻抗值等方面的研究,给出了功率放大器的设计优化过程,比较了功率SiGe HBTs在共射和共基两种结构下的频率与最大功率增益性能.实现了一款应用于2.4GHz无线通信的全集成A类功率放大器.测试结果表明:S11-13dB,S22-10dB,S21=13.8dB,输出1dB压缩点为10.97dBm,饱和输出功率为16.7dBm.     

0.3～3.5 GHz混合连续类功率放大器的设计

混合连续类相比较于传统连续类模型弱化了阻抗条件,简化了宽带匹配难度。该文通过采用混合连续类模型并基于阻抗缓冲概念为理论的新型谐波控制网络,设计了一款跨3个倍频层的混合连续类射频功率放大器。实测结果表明在0.3～3.5 GHz相对带宽为168.4%的频段范围内实现了漏极效率58.4%～72.6%,增益10 dB以上,输出功率为39.8～41.2 dBm。     

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%。     

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。     

基于GaAs HBT工艺的高增益宽带Doherty功率放大器设计

在传统Doherty功率放大器的基础上,采用砷化镓(GaAs)异质结双极晶体管(HBT)工艺,设计了一款可应用于5G通信N79频段(4.4~5 GHz)的高回退效率MMIC Doherty功率放大器(DPA)。通过在Doherty电路中采用共射-共基结构,并在共射-共基结构中加入共基极接地电容,大幅提升了DPA的增益和输出功率。使用集总元件参与匹配,减小了芯片的面积。仿真结果表明,在目标频段内,增益大于28 dB,饱和输出功率约为38 dBm,饱和附加效率(PAE)为63%,7 dB回退处的效率达到43%。     

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...     

调整峰值功放电流响应提高效率的LTE-A Doherty 功放*

介绍了一种利用宽带输入匹配网络调整峰值功放输出电流,改善Doherty 功放负载调制效果和带内 效率的设计方法。理论分析表明,Doherty功放中峰值功放C 类偏置情况下带来的带内不一致开启特性会影响输出 电流和负载调制效果。通过引入宽带输入匹配网络,能有效改善它的开启不一致性。为验证分析结果设计了具有 宽带(采用简易实频技术)和窄带两种不同输入匹配网络,用于2.15GHz 频段LTE-A 的Doherty功放。仿真和测试 结果表明,功放的输出功率超过49dBm,在7dB 回退功率处,宽带输入匹配Doherty 功放的带内效率达到42% 以上, 效率波动由10%降低到2%。使用100MHz 宽带LTE-A 信号经过线性化改善后,在40dBm 输出时,宽带输入匹配网 络的Doherty功放上下边带ACLR(adjacent channel leakage ratio)指标为-45.1/-44.9dBc,效率为40.5%,均优于窄带输入匹配网络的Doherty功放。     

VHF频段宽带大功率LDMOS功放电路的设计与实现

介绍了一种VHF频段宽带大功率LDMOS功放的设计方法,使用ADS仿真软件对其大信号模型的阻抗参数进行了提取,通过宽带巴伦匹配技术实现了匹配电路的设计。利用谐波平衡法对功放电路的增益和效率指标进行仿真,并与实物测试数据对比,验证了设计方法的可行性。该功放电路在VHF频段100%相对带宽内,实现输出功率大于1000 W,效率高于70%,带内波动优于1 dB的指标。文中为VHF频段宽带大功率LDMOS功放电路的设计提供了一种可行的设计方法,可应用于同类型功放电路的设计中,具有广阔的工程应用前景。     

平衡式并发双波段功率放大器的设计与实现

并发式双波段功率放大器一直是5G通信技术研究的热点之一.当双频激励信号同时出现时,传统的双波段功放会由于双频信号所产生的调制效应导致阻抗匹配恶化,甚至出现失配的情况.针对此问题,文中设计了一款能够同时在GSM900和TD-LTE频段工作的功放,其利用平衡结构,优化其匹配特性,将阻抗失配所产生的反射分量通过双频耦合器消除,从而很大程度上改善调制效应所导致的失配问题,改善输出、输入端口的驻波情况,提升功放的性能以及稳定性.首先基于π型阻抗变换结构,设计一款并发双波段3 dB定向耦合器,此外为避免出现双频阻抗变换器计算繁琐和空间布局困难的情况,在支路放大电路采用π型和T型结合的双频阻抗变换器,经过理论推导和仿真,可实现任意频率的两个不同阻抗变换,最终实现工作在GSM900和TD-LTE频段的平衡式并发双波段功放.本设计基于ADS仿真平台,选用GaN晶体管CGH40010F进行设计仿真,并以Rogers4350b板材制作实物.实测结果显示：在900 MHz和2.6 GHz两个频段上匹配良好,与传统并发双波段功放相比较,本文提出的功放结构能够显著优化匹配性能,驻波系数有明显降低,饱和输出功率为4...     

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...     

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。     

S 波段GaN HEMT 宽带逆F 类高效率功率放大器设计

提出一种宽频带GaN HEMT 逆F 类功率放大器设计方法,并完成S 波段高效率功率放大器的研制。首先对改进的GaN HEMT Angelov 大信号缩放模型进行分析,确定功放管栅宽模型参数;然后通过输出电容补偿、负载牵引技术获得最佳输入、输出阻抗,设计谐波控制网络实现对谐波阻抗的峰化;最后基于宽频带、高效率原则完成电路仿真版图优化。为验证该方法,基于国产GaN HEMT(栅宽1. 25mm)设计了一款中心频率2. 9GHz,带宽大于40% 的高效率逆F 类功放,测试结果表明频带内输出功率均大于3W、漏极效率达到60%。     

基于PIN开关的可重构双波段功率放大器设计

为满足5G通信中多标准、多模式系统对功率放大器的需求,提出了一种新型的可重构双波段匹配电路结构.首先,在输出匹配网络中加入分布式PIN开关,通过开关的闭合与断开实现两个双波段输出匹配电路的良好匹配;然后,基于带通滤波器理论设计的宽带输入匹配网络,能够实现1.5～2.5 GHz频段内的良好匹配.为验证方法的有效性,采用C...