2～6GHz功率单片放大器

南京电子器件研究所在 2 0 0 1年研制出 WFD0 0 1 2型 2～ 6GHz功率单片放大器 ,该宽带大功率单片集成放大器的研制采用了南京电子器件研究所 76mm 0 .5μm HFET标准工艺以及 Ta N电阻、Ta2 O2电容、Si N电容等无源元件。电路设计采用无耗电抗匹配实现宽带功率匹配 ,采用有耗匹配实现良好的输入驻波比。芯片外形尺寸为 2 .9mm× 2 .9mm× 0 .0 8mm。该器件主要的性能指标为 :在 2～ 6GHz带内 ,输出功率大于 33d Bm,功率增益大于 1 3d B,功率附加效率典型值为 2 7%2～6GHz功率单片放大器…     

Ku波段10W功率PHEMT

报告了研制的 9.6mm栅宽双δ-掺杂功率 PHEMT,在 fo=1 1 .2 GHz、Vds=8.5 V时该器件输出功率3 7.2 8d Bm,功率增益 9.5 d B,功率附加效率 44.7% ,在 Vds=5～ 9V的范围内 ,该器件的功率附加效率均大于42 % ,两芯片合成 ,在 1 0 .5～ 1 1 .3 GHz范围内 ,输出功率大于 3 9.92 d Bm,最大功率达到 40 .3 7d Bm,功率增益大于 9.9d B,典型的功率附加效率 40 %。     

0.13 μm CMOS Stacked-FET两级功率放大器设计北大核心CSCD

基于TSMC 0.13μm CMOS工艺设计了一款适用于无线传感网络、工作频率为300~400 MHz的两级功率放大器。功率放大器驱动级采用共源共栅结构,输出级采用了3-stack FET结构,采用线性化技术改进传统偏置电路,提高了功率放大器线性度。电源电压为3.6 V,芯片面积为0.31 mm×0.35 mm。利用Cadence Spectre RF软件工具对所设计的功率放大器电路进行仿真,结果表明,工作频率为350 MHz时,功率放大器的饱和输出功率为24.2 d Bm,最大功率附加效率为52.5%,小信号增益达到38.15 d B。在300~400 MHz频带内功率放大器的饱和输出功率大于23.9 d Bm,1 d B压缩点输出功率大于22.9 d Bm,最大功率附加效率大于47%,小信号增益大于37 d B,增益平坦度小于±0.7 d B。     

6～18 GHz宽带GaN功率放大器MMIC

报道了一款采用三级拓扑结构的6～18 GHz宽带单片微波功率放大器芯片.放大器采用了微带结构,并使用电抗匹配进行设计,减小输出匹配电路的损耗和提高效率.经匹配优化后放大器在6～18 GHz整个频带内脉冲输出功率大于6 W,小信号增益达到25 dB,在14 GHz频点处峰值输出功率达到10 w,对应的功率附加效率为21%...     

高效率X波段GaN MMIC功率放大器的研制

突破了GaN MMIC功率放大器的设计、制造、测试等关键技术,研制成功X波段GaN MMIC功率放大器。设计及优化了电路拓扑结构及电路参数,放大器芯片采用了国产外延材料及标准芯片制作工艺。单片功率放大器包含两级放大电路,采用了功率分配及合成匹配电路,输入输出阻抗均为50Ω。制作了微波测试载体及夹具,最终实现了X波段GaN MMIC功率放大器微波参数测试。在8.7～10.9 GHz频率范围内,该功率放大器输出功率大于16 W,功率增益大于14 dB,增益波动小于0.4 dB,输入驻波比小于2∶1,功率附加效率大于40%,带内效率最高达52%。     

高效率GaAs/InGaAsHFET功率放大器

研制成 Ga As/ In Ga As异质结功率 FET(HFET) ,该器件是在常规的高 -低 -高分布 Ga As MESFET的基础上 ,在有源层的尾部引入 i-In Ga As层。采用 HFET研制的两级 C波功率放大器 ,在 5 .0～ 5 .5 GHz带内 ,当Vds=5 .5 V时 ,输出功率大于 3 2 .3 1 d Bm(0 .1 77W/ mm ) ,功率增益大于 1 9.3 d B,功率附加效率 (PAE)大于3 8.7% ,PAE最大达到 49.4% ,该放大器在 Vds=9.0 V时 ,输出功率大于 3 6.65 d Bm(0 .48W/ mm) ,功率增益大于 2 1 .6d B,PAE典型值 3 5 %     

砷化镓功率器件

南京电子器件研究所于 2 0 0 0年进行了 Ga As功率 PHEMT的研究开发 ,完成了“WC2 0 0 3型高电子迁移率功率晶体管”项目的设定和 Ku波段 1 0 W功率 PHEMT的研制。WC2 0 0 3型器件在 9.4～ 9.9GHz带内 ,输出功率大于 2 .5W,功率增益大于 9.5d B,功率附加效率典型值为 40 % ,带内增益起伏小于± 0 .5d B,该器件的栅宽为 4.8mm。采用两个 9.6mm栅宽功率 PHEMT管芯合成研制的 Ku波段内匹配功率 PHEMT,在 1 0 .5～ 1 1 .3GHz带内 ,输出功率大于 9.8W,带内最大输出功率为 1 0 .9W,功率增益大于 9.9d B,功率附加效率典型值为 40 %…     

S波段35W GaN功率MMIC

报道了一款采用两级拓扑结构的2～4 GHz宽带高功率单片微波功率放大器芯片.放大器采用了微带结构,并使用电抗匹配进行设计,重点在于宽带功率效率平坦化设计.经匹配优化后放大器在2～4 GHz整个频带内脉冲输出功率大于35 W,小信号增益达到22 dB,在2.4 GHz频点处峰值输出功率达到40 W,对应的功率附加效率为3...     

2～6GHz单片功率放大器

报道了有耗匹配宽带单片功率放大器的研究方法和结果。该两级单片功放电路采用自建的 Root非线性模型进行了谐波平衡分析。在 2 .0～ 6.7GHz频带上线性增益为 17d B,平坦度为± 0 .75d B,输入和输出驻波分别小于 2。全频带上 ,饱和输出功率为 1～ 1.4 W,功率附加效率大于2 0 %。该宽带单片功率放大器在 76mm Ga As单片 MMIC工艺线上用全离子注入、0 .5μm栅长工艺研制完成 ,电路芯片面积为 0 .1mm× 2 .6mm× 2 .7mm。     

一种基于CMOS工艺2.4 GHz功率放大器的设计

基于SMIC 0.18μm RF CMOS工艺,采用双负反馈结构设计了一款2.4 GHz的功率放大器。该功率放大器由驱动级和功率输出级2级组成,利用片上电感实现了级间的阻抗变换。仿真结果表明,电路在工作频率范围内,功率增益为24 d B,输出1 d B压缩点为23 d Bm,峰值功率附加效率为40%。     

Ka波段5W GaAs PHMET功率MMIC

报道了一款采用0.15μm GaAs功率MMIC工艺研制的Ka波段功率放大器芯片。芯片采用四级放大拓扑结构,在29～32GHz频带范围内6V工作条件下线性增益25dB,线性增益平坦度小于±0.75dB;饱和输出功率大于5W,饱和效率大于20%,功率增益大于22dB;1dB压缩点输出功率大于36.5dBm,效率大于18%。     

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.     

A Ku band internally matched high power GaN HEMT amplifier with over 30%of PAE

正We report a high power Ku band internally matched power amplifier(IMPA) with high power added efficiency(PAE) using 0.3μm AlGaN/GaN high electron mobility transistors(HEMTs) on 6H-SiC substrate.The internal matching circuit is designed to achieve high power output for the developed devices with a gate width of 4 mm.To improve the bandwidth of the amplifier,a T type pre-matching network is used at the input and output circuits,respectively.After optimization by a three-dimensional electromagnetic(3D-EM) simulator,the amplifier demonstrates a maximum output power of 42.5 dBm(17.8 W),PAE of 30%to 36.4%and linear gain of 7 to 9.3 dB over 13.8-14.3 GHz under a 10%duty cycle pulse condition when operated at V_(ds) = 30 V and V_(gs)=—4 V.At such a power level and PAE,the amplifier exhibits a power density of 4.45 W/mm.     

级联型单级分布式宽带单片功率放大器

报道了一个采用级联型单级分布式结构的宽带单片功率放大器的设计方法和研制结果。文中通过拓扑比较和人工传输线理论研究,分析出该功放设计的难点,并基于仿真实验,给出解决方案。最终研制的两级单片功放在6～18GHz频率范围内线性增益13.5dB,平坦度±1dB,输入输出驻波比均小于2。全频带上,饱和输出功率为300～450mW,功率附加效率大于15%。该宽带单片功率放大器在100mm GaAs MMIC工艺线上采用0.25μm功率pHEMT标准工艺制作,芯片尺寸为2.7mm×1.25mm×0.08mm。     

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。     

31~38 GHz宽带高效率GaAs中功率放大器芯片

为实现毫米波放大器芯片的宽带、高增益和高效率,基于GaAs pHEMT工艺实现高增益,采用四级级联拓扑结构拓展带宽,利用电流复用结构降低直流功耗,采用T型电抗匹配技术实现最佳输出功率和效率匹配,成功实现了一款31~38 GHz频段的毫米波宽带高效率功率放大器芯片。测试结果表明,该功率放大器芯片在31~38 GHz宽带范围内,线性增益为26~29 dB,饱和输出功率为21.5 dBm,动态电流低于100 mA,饱和效率≥37%,在32~35 GHz内最高效率达45%。     

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%。     

5W ISM波段InGaP/GaAs HBT功率放大器MMIC

通过分析InGaP/GsAsHBT器件的热学和电学特点,结合HBT大功率放大器芯片在技术性能、稳定性、可靠性及尺寸等方面的要求,通过优化设计HBT功率器件单元和匹配电路,开发了一个大功率、高效率、小尺寸的ISM波段功率放大器单片集成电路。该三级放大器的各级器件单元的发射极面积分别为320μm2,1280μm2,5760μm2,芯片内部包括了输入、输出50Ω匹配电路,面积仅为1.9mm×2.1mm。放大器采用5V单电源供电,在2.4～2.5GHz频率范围内线性增益为27dB,2dB增益压缩点输出饱和功率达到37dBm,功率附加效率为46%。     

Ku-Band Power Amplifier MMIC Chipset with On-Chip Active Gate Bias Circuit

We propose a Ku-band driver and high-power amplifier monolithic microwave integrated circuits (MMICs) employing a compensating gate bias circuit using a commercial 0.5 μm GaAs pHEMT technology. The integrated gate bias circuit provides compensation for the threshold voltage and temperature variations as well as independence of the supply voltage variations. A fabricated two-stage Ku-band driver amplifier MMIC exhibits a typical output power of 30.5 dBm and power-added efficiency (PAE) of 37% over a 13.5 GHz to 15.0 GHz frequency band, while a fabricated three-stage Ku-band high-power amplifier MMIC exhibits a maximum saturated output power of 39.25 dBm (8.4 W) and PAE of 22.7% at 14.5 GHz.     

High Power SiGe X-Band (8～10GHz) Heterojunction Bipolar Transistors and Amplifiers

Limited by increased parasitics and thermal effects as device size increases, current commercial SiGe power HBTs are difficult to operate at X-band (8～ 12GHz) frequencies with adequate power added efficiencies at high power levels. We find that, by changing the heterostructure and doping profile of SiGe HBTs, their power gain can be significantly improved without resorting to substantial lateral scaling. Furthermore, employing a common-base configuration with a proper doping profile instead of a common-emitter configuration improves the power gain characteristics of SiGe HBTs, thus permitting these devices to be efficiently operated at X-band frequencies. In this paper,we report the results of SiGe power HBTs and MMIC power amplifiers operating at 8～10GHz. At 10GHz,a 22.5dBm (178mW) RF output power with a concurrent gain of 7.32dB is measured at the peak power-added efficiency of 20.0%, and a maximum RF output power of 24.0dBm (250mW) is achieved from a 20 emitter finger SiGe power HBT. The demonstration of a single-stage X-band medium-power linear MMIC power amplifier is also realized at 8GHz. Employing a 10-emitter finger SiGe HBT and on-chip input and output matching passive components, a linear gain of 9.7dB,a maximum output power of 23.4dBm,and peak power added efficiency of 16% are achieved from the power amplifier. The MMIC exhibits very low distortion with 3rd order intermodulation (IM) suppression C/I of -13dBc at an output power of 21.2dBm and over 20dBm 3rd order output intercept point (OIP3).