2～6 GHz 100 W高效率平衡式功率放大器的研制

为解决传统宽带大功率放大器工作效率低的问题,采用新型电阻电抗连续B/J类功放模式拓展晶体管高效率的输出负载阻抗空间,从而提高宽带功放的漏级输出效率。提出了一款基于0.25μm栅长的氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的平衡式功放。该功放将LC匹配网络和切比雪夫阻抗变换器相结合实现GaN HEMT器件宽带输入输出阻抗匹配,并利用3 dB Lange耦合器实现宽带平衡式功率合成。在连续波测试条件下,该平衡式功放在2～6 GHz频带内输出功率大于100 W,漏极效率大于45%,功率增益大于9.0 dB,抗负载失配比优于5:1。     

一种带有温度补偿电路的射频功率放大器

针对无线通信应用的射频功率放大器,提出了一种新颖的温度补偿电路。应用该温度补偿电路,设计了一款基于InGaP/GaAs HBT工艺的两级F类功率放大器。该功率放大器采用了带温度补偿特性的有源偏置电路,能有效地提高线性度,补偿温度引起的性能偏差;输出匹配网络采用F类功率放大器谐波理论而设计。在1 920～1 980 MHz频段和电源电压3.4 V条件下,测得常温状态该功率放大器增益为27 dB;输出功率在28 dBm时功率附加效率达到42%,邻信道功率比为-36 dBc;在-20 ℃～80 ℃之间功率附加效率和邻信道功率比基本不变。     

OFDM系统高效Doherty功率放大器设计

针对OFDM信号的高峰均比(PAPR)特性,提出了一种倒置结构的Doherty功率放大器．使Doherty的输出结合点由峰值放大器的末端转换到载波放大器的末端,提高了载波放大器的负载调制效率．与传统的Doherty功率放大器相比,其有效的负载调制使该功率放大器的功率附加效率提高了3％．实测结果表明,该放大器在功率回退10dB时仍维持27.8％的功率附加效率,同时其三阶互调失真(IMD3)和邻道泄漏比(ACLR)分别有2.5dB和2dB的改进,适用于OFDM通信．     

基于0.13μm CMOS工艺的功率放大器设计

基于0.13μm CMOS工艺,设计13~15GHz带有分布式有源变压器的集成功率放大器。利用分布式有源变压器功率合成的特点,将其作为负载去匹配功放单元,采用共源共栅级与共源级级联的功放单元结构来提高功放单元的增益和输出功率;采用浮栅结构来减小分布式有源变压器和片上巴伦的插入损耗;功分器采用带栅格参考地的结构提高电路的性能。仿真结果表明,在13~15GHz频段,该功放的饱和输出功率为20dBm,功率附加效率为10%,功率增益为12.5dB,输出功率和功率增益有所提高,减小了插入损耗。     

无线电能传输系统驱动源负载网络分析

为了提高无线电能传输高频时的高效传输能力,结合谐振式无线电能传输系统基本结构,采用单管E类功率放大器作为系统驱动源,对驱动源的负载阻抗特性及影响负载网络的因素进行了分析;提出了针对无线传能系统的E类功率放大器负载网络参数调节方法;在软开关条件下计算了负载网络最佳匹配参数;通过调整开关管占空比的方式验证负载网络变化对软开关状态及系统效率的影响.结果表明,通过驱动源样机的制作以及负载网络参数调整测试,实现了在1 MHz频率下78 W功率的输出,系统效率达到76.5%.     

2.5~2.7 GHz高效率低谐波失真的功率放大器

基于InGaP/GaAs HBT工艺设计了一款工作频段为2.5～2.7 GHz的高效率低谐波失真的功率放大器.该功放通过在输出匹配网络中引入多个LC谐振网络组合有效抑制了在负载处的高次谐波能量,进而提高了效率.仿真结果表明,该功率放大器在4.5 V的供电电压下,可以在2.5～2.7 GHz工作频率范围内实现37.6 dB的高增益输出,饱和输出功率可达32 dBm以及对应大于36%的功率附加效率(PAE),二次和三次谐波都小于-60 dBc.     

动态偏置射频功率放大器研究

分析了功率放大器输入输出响应特性与栅极偏置电路时间常数的关系,以及信号通过功率放大器后的矢量幅度误差(EVM)和邻信道功率抑制比(ACPR)。并基于MW4IC2230设计了工作于2 GHz频段,输出33 dBm的TD-SCDMA三载波射频功率放大器,以验证该关系。当动态偏置电路时间常数为1 ms时,功率放大器输出EVM为2.5%,ACPR为?43 dB。根据TD-SCDMA物理信道特点,提出对偏置电路的控制可以比传输信号起始时刻提前,当该提前量为1.5 μs、动态偏置电路时间常数为1 ms时,功率放大器输出EVM为1.8%,ACPR为?45 dB,满足TD-SCDMA系统标准要求。     

宽带D类超声功率放大器的设计与实现

为了解决大阵列相控的功率、效率及散热问题,促进相控声场的非接触物体操控及其在医学超声中的实际应用,设计了一种PWM型D类超声宽带功率放大器. 对阻性和抗性负载的输出波形开展谐波失真、负载电压和输出功率的测量结果表明:该电路可对20～400 kHz的中低频超声输入信号进行功率放大,其最大输出功率可达46 W,效率超过78%. 该电路具有输出内阻小、阻抗匹配简单、相位保持度高、功率损耗低和发热小的优点,可为超声技术在生物医学中的应用提供电路基础,实现大规模相控阵列的精确驱动,具有良好的推广价值.     

1414．5 GHz Doherty 功率放大器研究

该文设计了一款应用于卫星通信基站的Ku波段高效率功率放大器。设计电路中的有源器件为Triquint 0．25μm GaN HEMT功率管,首先对该功率晶体管等效电路模型进行参数提取,用HFSS软件对无源元件进行电磁场仿真,用Agilent ADS软件对电路有源和无源进行了联合仿真。电路拓扑结构为Doherty结构,其中主放大器和辅助放大器分别设计,再通过Wilkinson功分器两路合成。仿真结果显示,在1414．5 GHz频率下,设计的功率放大器输出功率大于12 W,功率增益大于8 dB,功率附加效率高于45％。     

基于65-nm CMOS工艺的W波段两路电流合成型功率放大器的设计

采用三级差分共源结构设计了一种基于65-nm CMOS工艺的W波段功率放大器,并利用两路电流型功率合成结构进行功率合成以提升输出功率.为了同时实现单差分转换、阻抗匹配、直流供电,匹配网络采用变压器结构.仿真结果显示,在1V的电源电压下,该功率放大器的小信号增益为12.7～15.7 dB,3?dB带宽为84～104 GH...     

平面链式功率合成放大器

采用多端口平行微带线输出的功率合成放大器中,信号通道之间的距离可调范围较小,没有充足的空间放置单元放大器芯片及其偏置电路。本文针对这个问题,提出了一种微带平面链式功率分配/合成器结构。在该结构中,单元放大器的位置能够移到电路的侧边,各信号通道之间的距离可以根据需要进行选择。设计制作了一个包含4条支路的平面链式功率分配/合成电路;测试数据表明,其反射损耗在2.0～4.5GHz的频带上小于-13dB,插入损耗小于0.8dB。设计制作了一个包含4个单元放大器的平面链式功率合成放大器,在2.0～4.5GHz频带上,其小信号增益为13～19dB,与对应单元放大器的小信号增益吻合得较好。在3.2GHz时的饱和输出功率为26.4dBm,合成效率为85%。     

0.18 μm CMOS高效高增益功率放大器设计

在自偏置A类共源共栅射频功率放大电路拓扑基础上,基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计了两级自偏置A类射频功率放大器电路.该射频功率放大器电路采用两级共源共栅结构,在共栅MOS管上采用自偏置.采用Cadence公司的SpectreRF工具对电路进行仿真与优化.设计与优化结果表明,在2.4GHz频率下,输出功率为20.3dBm,功率附加效率为49％,功率增益达到32dB.     

60GHz单级功率放大器的设计

该文探讨了60 GHz 功率放大器的设计方法,设计并测试了基于0．07μm GaAs 工艺的60 GHz毫米波单片功率放大器,该放大器采用共源结构,单级放大,工作电压为1．2 V,工作电流为27 mA,在62．2 GHz 时有最大小信号增益4．9 dB,60 GHz 时仿真的输出1 dB 压缩点功率为12 dBm。     

W-band 3.4 W/mm GaN power amplifier MMIC

A high power density monolithic microwave integrated circuit (MMIC) power amplifier is presented for W band application. The chip is fabricated using the 100 nm GaN high electron mobility transistor (HEMT) technology on a 50 μm SiC substrate. The amplifier is designed for a high gain and high output power with three stage topology and low-loss impedance matching networks designed with high and low characteristic impedance micro-strips and metal-insulator-metal (MIM) capacitors. And quarter-wave micro-strips are employed for the DC bias networks, while the power amplifier is also fully integrated with bias networks on the wafer.Measurement results show that, at the drain bias of 15 V, the amplifier MMIC achieves a typical small signal gain of 20 dB within the frequency range of 88~98 GHz. Moreover, the saturated output power is more than 250 mW at the continuous-wave mode. At 98 GHz, a peak output power of 405 mW has been achieved with an associated power gain of 13 dB and a power-added-efficiency of 14.4%. Thus, this GaN MMIC delivers a corresponding peak power density of 3.4 W/mm at the W band.     

Q波段宽带四倍频放大组件研究

Q波段(33~50 GHz)比Ka波段(26.5~40 GHz)频率更高,对这一波段国内研究较少。该文设计了一种Q波段宽带四倍频放大组件,该组件包含两级二倍频器、两级之间的带通滤波器和一级毫米波功率放大器,最后通过微带到波导过渡输出。设计宽带带通滤波器的目的是为了抑制基波和三次谐波。测试结果表明,在33~50 GHz的输出频率范围内,输出功率大于10.5 dB,谐波抑制大于31.6 dBc。该倍频放大组件具有输出频带宽、体积小、输出功率高以及谐波抑制度高的特点。     

用ADS进行功率放大器仿真设计

主要介绍了工作频率为2.4GHz的A类功放的设计方法和仿真过程,采用负载迁移法使用ADS仿真软件,获得射频功率放大器电路的输入输出最佳匹配阻抗,并对设计电路进行了稳定性分析、线性度分析、电源效率分析及对整个电路进行了优化。仿真设计出一个工作频率2.4GHz、增益9.5dB,1dB压缩点功率34dBm、2次谐波小于-50.8dBc的射频功率放大器。     

Design of a 2.5～14.5GHz distributed power amplifier

The operation principle of distributed amplifiers and the impedance characteristic of artificial transmission lines (ATLs) are analyzed, and a distributed power amplifier consisting of three gain cells is designed and fabricated by 0.18μm complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology. The peaking inductor is used to enhance the gain and the reverse isolation of the amplifier in high frequency. The termination loads of ATLs are increased and the values of on-chip inductors are optimized to provide good impedance matching, while improving the output power and efficiency. Measured results show that the amplifier has a 3dB bandwidth of 12GHz (2.5～14.5GHz) and provides an average forward gain of 9.8dB from 3 to 14GHz with a gain flatness of ±1dB. In the desired band, the output power at 1dB gain compression point (P_1dB) is from 4.3 to 10.3dBm while the power added efficiency (PAE) is from 1.7％ to 6.9％.     

S波段宽带微波固态功率放大器的设计

微波功率放大器是发射机的重要组件,它的设计成了微波发射系统的关键.文中使用ADS仿真软件对一款功率放大器进行电路设计和仿真,根据晶体管的小信号S参数和I-V曲线,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设计,使其性能达到设计要求.在2～2.5GHz的频段内,对输入功率为0dBm射频信号,使用功放模块可以输出40dBm的射频信号,带内波动≤±1.5dB.     

一种Si CMOS的Ka波段毫米波功率放大器

为了满足毫米波雷达或通信系统对更高发射功率的需求,基于65 nm Bulk Si CMOS工艺制程设计了一款Ka频段功率放大器.该功率放大器工作于30～32 GHz,采用了共源共栅差分对结构的两级放大单元,使用中和电容增强电路的稳定性,并以变压器为基础设计实现了片上无源阻抗匹配网络.经过测试,该功率放大器在工作频段内的...     

X 波段单级氮化镓固态放大器

利用自主研制的SiC 衬底的栅宽为2.5mm的AlGaN/GaN HEMT器件,设计完成了单级X波段氮化镓固态放大器模块．模块由AlGaN/GaN HEMT器件、偏置电路和微带匹配电路构成．采用金属腔体和测试夹具,保证在连续波下具有良好的接地和散热性能．利用双偏置电路馈电,并且采用独特的电容电阻网络和栅极串联电阻消除了低频和射频振荡．利用微带短截线完成了器件的输入输出匹配．在 8GHz频率及连续波情况下(直流偏置电压为 V_ds= 27V, V_gs= -4.0V),放大器线性增益为 5.6dB,最大效率为30.5％,输出功率最大可达 40.25dBm (10.5W),此时增益压缩为 2dB．在带宽为 500MHz内,输出功率变化为 1dB．