应用于TD-SCDMA移动终端的单片InGaP/GaAs HBT功率放大器

报道了用于TD-SCDMA移动终端的高效率、高线性度HBT功率放大器的研制. 该单片功率放大器采用两级放大结构,内部集成了输入匹配、级间匹配网络以及有源偏置电路,总芯片面积仅为0.91mm×0.98mm. 该功率放大器采用单电源3.4V供电,在高、低功率模式下,PAE分别为43%和16%,增益达到了28.5以及24dB. 当输入QPSK调制信号时,在低输出功率以及高输出功率状态下,1.6MHz/3.2MHz中心频偏处,ACPR分别低于-45dBc/-56dBc 和-39dBc/-50dBc. 本芯片尺寸小,电压稳定性高,性能优越,为低成本化的大规模生产提供了可能性.     

一种LGA封装的LTE三模手机功率放大器

采用砷化镓BiFet工艺进行LTE手机放大器的设计,研制了一款4mm×4mm封装、工作在340 MHz的两级手机功率放大器。该手机功率放大器可以工作在三种功率模式下,通过改变偏置电流以及数控衰减器,使整个功率放大器在较低的偏置电流下获得较高的效率和较好的线性度。在10 MHz LTE QPSK信号下,功率放大器在27dBm的输出功率下,相邻频道泄露比ACLR1(±10 MHz)小于-37dBc、ACLR2(±7.5 MHz)小于-37dBc、ACLR3(±12.5 MHz)小于-42dBc,以及32%的功率附加效率。     

一种高线性宽带功率合成的射频功率放大器

针对5G通信微基站,提出一种基于GaAs异质结双极晶体管（HBT）工艺,芯片面积为1.3 mm×1.4 mm的高线性宽带宽的射频功率放大器。该放大器采用了异相功率合成方式和J类输出匹配的方法,在两路功率放大器的输入输出端引入了90°相移以及J类模式确定最佳负载阻抗,以此实现高线性宽带宽的特性。在5 V电源和2.85 V偏置电压下,室温条件下测试结果表明,该功率放大器在2～3 GHz频带内,小信号增益为36±0.5 dB。然而在2.4～2.8 GHz频带内,该功率合成结构的功率放大器拥有饱和输出功率大于36 dBm,功率附加效率大于38%。在5G-NR,带宽100 MHz和4G-LTE、带宽20 MHz的调制信号下,在2.4～2.8 GHz工作频带测试,放大器的输出功率为22 dBm,邻近信道功率比（ACPR）约为-43 dBc。     

应用于LTE的高效率高线性功率放大器

基于2 μm InGaP/GaAs HBT工艺,设计并实现了一种用于LTE终端的高效率、高线性功率放大器。采用模拟预失真和相位补偿器抑制幅度失真和相位失真,实现了高线性度;利用二次谐波终端电容改变电路工作模式,减少时域电压电流的重叠损耗功率,提高了功率附加效率。结果表明,在3.4 V电源电压、2.8 V偏置电压时,在工作频带815~915 MHz范围内,该功率放大器的增益大于29.5 dB,输入回波损耗小于-13.2 dB;在10 MHz LTE输入调制信号、28 dBm回退输出功率时,功率附加效率为39%~41%,第一相邻信道泄漏比ACLR₁小于-38.1 dBc,第二相邻信道泄漏比ACLR₂小于-44.8 dBc。     

基于变压器耦合的2.6GHz功率放大器的设计

基于InGaP/GaAs异质结双极晶体管(HBT)工艺,设计了一款工作频率为2.6 GHz的功率放大器。其输出匹配网络由片外变压器及调谐电容组成,与传统的LC输出匹配网络相比,该匹配网络具有更低的插入损耗和更宽的带宽。功率放大器主体采用伪差分结构,通过变压器耦合进行单端口和差分端口之间的阻抗变换。实测结果表明,在2.6 GHz时,该功率放大器的增益达到了34 dB,饱和输出功率为33.6 dBm,峰值功率附加效率为32%。当输出功率为25 dBm时,邻近信道功率比约为-47 dBc。     

一种S波段线性CDMA用高功率放大器

利用推挽电路和宽边耦合线合成器设计了一种S波段300 W固态高线性功率放大器。推挽电路利于宽带功率匹配,宽边耦合线合成器提高了功率合成的功率容量,从而实现了高线性输出功率的平坦特征。该功率放大器在S波段90 MHz频率范围内实现了线性300 W的功率输出,带内增益65±0.5 dB,三阶互调≤-45 dBc。     

一种带功率检测的TD-SCDMA锗硅功率放大器

设计了一个用于TD-SCDMA的锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)功率放大器。该放大器使用3.3 V电源,内部实现了包括级间匹配网络等的全电路片上集成。对于码分多址环境,功率放大器提供28 dBm的功率输出,实现34.8%的功率附加效率(PAE),另外,在28 dBm的输出功率下,邻道功率泄漏比(ACPR)小于-35 dBc。该功率放大器同时包括动态控制偏置电路和完全集成的功率检测器。     

高效率F类对讲机功率放大器的设计与实现

研究了F类射频功率放大器的电路结构与工作原理,并设计了一个工作频段为405～415 MHz、输出功率为30 dBm、功率附加效率达到65%的高效率低谐波失真的F类对讲机功率放大器.为了达到设计指标,设计采用了一些特殊的方法,包括采用两级单端结构功率放大器结构、F类功率放大器输出匹配网络,并针对谐波失真过大进行了片外滤波器的设计,有效地滤除了谐波(各阶谐波小于-69 dBc).最后采用2 μm GaAs HBT工艺F类对讲机功率放大器,经过对实际芯片的测试证明结果完全满足设计指标.     

一种电调Doherty功率放大器

提出了一种全新的电调Doherty移动基站功率放大器。该Doherty放大器的载波放大器和峰值放大器的驱动功率分配比及输出合成相位实现了电可调,从而保证了Doherty功率放大器的最佳驱动功率分配比,以及最佳的输出合成相位,同时结合内部线性化技术以实现Doherty功率放大器的最优性能。为保证功率放大器性能的稳定,设计了一种用于Doherty功率放大器的恒静态偏置电路,在-25℃～+50℃的高低温实验中使放大器偏置电流的波动小于5%。功放的工作频率为870～890MHz,增益大于58dB。在CDMA2000信号测试下,输出功率为50.06dBm时,其ACLR(邻道泄漏功率比)小于-47.5dBc,整机效率达42.3%(含驱动级)。     

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。     

L频段低谐波失真功率放大器的设计

针对L频段低谐波失真功率放大器的设计,进行线性与非线性电路分析仿真和电路的优化设计。从理论上分析了甲乙类功率放大器的谐波失真特性,通过采用具有抑制谐波特性的输出匹配电路以降低功放产生的谐波失真。测试得到电路的关键技术指标为:工作频率范围1 390~1 510MHz,增益35 dB,1 dB压缩点33 dBm,并获得了满意的谐波抑制指标,在1 480 MHz、输出功率33dBm时,二、三次谐波分别为-70 dBc和-63 dBc。结果表明在功放设计中,优化设计输出匹配电路可以有效抑制功放的谐波失真。     

High-Efficiency Envelope-Tracking W-CDMA Base-Station Amplifier Using GaN HFETs

A high-efficiency wideband code-division multiple-access (W-CDMA) base-station amplifier is presented using high-performance GaN heterostructure field-effect transistors to achieve high gain and efficiency with good linearity. For high efficiency, class J/E operation was employed, which can attain up to 80% efficiency over a wide range of input powers and power supply voltages. For nonconstant envelope input, the average efficiency is further increased by employing the envelope-tracking architecture using a wide-bandwidth high-efficiency envelope amplifier. The linearity of overall system is enhanced by digital pre-distortion. The measured average power-added efficiency of the amplifier is as high as 50.7% for a W-CDMA modulated signal with peak-to-average power ratio of 7.67 dB at an average output power of 37.2 W and gain of 10.0 dB. We believe that this corresponds to the best efficiency performance among reported base-station power amplifiers for W-CDMA. The measured error vector magnitude is as low as 1.74% with adjacent channel leakage ratio of -51.0 dBc at an offset frequency of 5 MHz     

2.4GHz CMOS高线性功率放大器

采用A类与B类并联的结构,设计了一种2.4GHz高线性功率放大器.输入信号较小时,A类放大器起主要作用;随着输入信号的增大,B类放大器起的作用越来越明显,来补偿A类的压缩,由此显著提高了放大器的线性度.电路主体为共栅管采用自偏置方法的共源共栅结构,提升了功放大信号工作时的可靠性.电路采用中芯国际0.13 μmCMOS工...     

用于W-LAN的5.8GHz InGaP/GaAs HBT MMIC线性功率放大器

介绍了一种应用于W-LAN系统的5.8 GHz InGaP/GaAs HBT MMIC功率放大器。该功率放大器采用了自适应线性化偏置电路来改善线性度和效率,同时偏置电路中的温度补偿电路可以抑制直流工作点随温度的变化,采用RC稳定网络使放大器在较宽频带内具有绝对稳定性。在单独供电3.6 V电压情况下,功率放大器的增益为26 dB,1 dB压缩点处输出功率为26.4 dBm,功率附加效率(PAE)为25%。三阶交调系数(IMD3)在输出功率为26.4 dBm时为-19 dBc,输出功率为20 dBm时低于-38 dBc,在1 dB压缩点处偏移频率为20 MHz时邻道功率比(ACPR)值为-31 dBc。     

370 W output power GaN-FET amplifier for W-CDMA cellular base stations

A single-ended amplifier using small packaged GaN-FETs exhibits a record 2.14 GHz W-CDMA output power. The amplifier, composed of paralleled 48 mm gate periphery FET die, delivers a peak saturated output power of 371 W with a linear gain of 11.2 dB at a drain voltage of 45 V under 2.14 GHz 3GPP W-CDMA signal input. The output power density (output power/package size) of 1.1 W/mm/sup 2/ is twice as high as that of the existing over 300 W GaAs-FET amplifiers. A low 5 MHz offset ACLR of -36 dBc with a drain efficiency of 24% is also obtained at 8 dB power back off from the saturated output power.     

26 GHz高回退效率Doherty功率放大器

针对功率回退时主路功率放大器不能有效进入饱和状态导致Doherty功率放大器回退效率低的问题,通过降低主路功率放大器的供电电压,实现了高回退效率,同时增大辅路功放管的尺寸弥补了电路的总输出功率。基于0. 1μm GaAs pHMET工艺,设计了一个26 GHz两级非对称的Doherty功率放大器。仿真结果表明,在26 GHz时增益达到16 dB,功放的饱和输出功率为27. 4 dBm,峰值功率附加效率(PAE)为40. 7%,输出功率回退7 dB时PAE仍达到38%,与传统Doherty功率放大器相比具有更高的回退效率,版图的尺寸为3. 2 mm×2. 2 mm。     

逆F类高效氮化镓Doherty射频功率放大器设计*

逆F 类功放在接近饱和区工作时效率很高,将其与Doherty 功放结构相结合,可以实现一种在大功率回退的情况下仍然具有很高效率的射频功率放大器。本文设计了一款基于GaN HEMT 晶体管的高效率的逆F 类Doherty 功率放大器,工作频带为910MHz-950MHz。单音信号测试结果显示,在930MHz 处,功放回退7.5dB 后漏极效率仍高达64.2%。使用3 载波WCDMA信号作为测试信号,利用数字预失真技术进行线性化后,功放输出信号的上下边带邻信道功率比(ACPR)分别为-35.39dBc 和-35.9dBc。     

GaAs pHEMT工艺6～18GHz有源倍频器MMIC

基于GaAs pHEMT工艺,设计了一个6～18 GHz宽带有源倍频器MM IC,最终实现了较高的转换增益和谐波抑制特性。芯片内部集成了输入匹配、有源巴伦、对管倍频器和输出功率放大器等电路。外加3.5 V电源电压下的静态电流为80 mA;输入功率为6 dBm时,6～18 GHz输出带宽内的转换增益为6 dB;基波和三次谐波抑制30 dBc。当输出频率为12 GHz时,100 kHz频偏下的单边带相位噪声为-143 dBc/Hz。芯片面积为1 mm×1.5 mm。