基于氮化镓特征的高效功率放大器拓扑设计

基于对功率三极管实际输出端特性的考虑,提出一种易实现的高效率功放拓扑结构,并通过负载控制理论进行更贴合实际的理论分析。基于CREE公司GaN HEMT CGH40010仿真,在输入为25 dBm,偏置为28 V,带宽在2.98 GHz~3.02 GHz时,输出功率高于38.5 dBm,功率附加效率优于70%,并且在3 GHz时功率附加效率达到73.4%。在15 V~30 V的偏置范围内,漏极效率达到70%以上,仿真结果很好地验证了拓扑的可行性。     

高效率开关F3/E类功率放大器

介绍了一种高效F3/E类功率放大器的设计方法,该放大器将F类功率放大器的谐波控制电路引入逆E类功率放大器的负载网络,以改善放大器性能。此电路结构提升了放大器的功率输出能力,降低了电路对功率放大器管器件漏极耐压特性的要求,增强了器件工作时的安全性。详细阐述了该放大器的设计过程,并给出了负载网络各器件的最佳设计取值方程。选用GaNHEMT器件研制了S频段F3/E类功率放大器测试电路。实测结果表明该放大器在驱动功率为27 dBm时,可获得40.3 dBm的输出功率,具有13.3 dB增益,工作效率高达78.1%,功率附加效率为75.2%。实测结果与仿真结果吻合,验证了设计方法的正确性。     

基于Wi-Fi6频段双频F类功放的设计

射频多频系统的应用越来越广泛,而功率放大器作为射频发射系统前端的关键部分,其效率和性能一直是设计的重点。本文设计了一种基于Wi-Fi6频段的高效率双频F类功率放大器。通过设计的双频谐波控制网络来精确的控制两个频率的二次和三次谐波,ADS中版图仿真结果显示该双频F类功放在2.4GHz-2.49GHz时,功率附加效率(Power added efficiency, PAE)超过67%,增益大于13dB,在5.725GHz-5.875GHz时,PAE维持在49%-52%,增益大于10.4dB,并且在两个频率的二次谐波和三次谐波都得了有效的抑制,满足射频前端发射机的性能要求。     

高效率F类功率放大器设计

F类功率放大器是一种高效率的放大器,其理论效率可以达到100%,在无线通信领域中有着广泛的应用和广阔的发展前景。简要阐述了F类放大器的基本理论,并对其效率进行了分析。设计出了带有输入输出谐波控制的高效率F类功率放大器,仿真结果表明在工作频率1 GHz时,输出功率为38 dBm,功率附加效率为74%;输出功率和功率附加效率都优于同条件下的B类功率放大器。     

基于40 nm CMOS工艺的高效率功率放大器设计

针对硅基毫米波功率放大器存在的饱和输出功率较低、增益不足和效率不高的问题,基于TSMC 40nm CMOS工艺,设计了一款工作在28GHz的高效率和高增益连续F类功率放大器。提出的功率放大器由驱动级和功率级组成。针对功率级设计了一款基于变压器的谐波控制网络来实现功率合成和谐波控制,有效地提高了功率放大器的饱和输出功率和功率附加效率。采用PMOS管电容抵消功率级的栅源电容,进一步提高线性度和增益。电路后仿真结果表明,设计的功率放大器在饱和输出功率为20.5dBm处的峰值功率附加效率54%,1dB压缩点为19dBm,功率增益为27dB,在24GHz~32GHz频率处的功率附加效率大于40%。     

宽带F 类功率放大器的设计

提出了一款4G 频段全覆盖高输出功率高效率功率放大器。设计采用的是Cree 公司提供的GaN HEMT 晶体管CGH40025F。基于F 类功率放大器的设计理论,通过对晶体管的输入输出端均采用谐波控制网络,并将渐变式阻抗匹配这种宽带匹配方法应用到输入输出端的基波匹配当中。在实现二次谐波阻抗匹配至低阻抗区,三次谐波阻抗匹配至高阻抗区的同时基波阻抗被匹配至50Ω附近,从而有效提高了功率放大器的输出功率、效率和带宽。最终的测试结果表明在1. 7 ~ 2. 7 GHz 频率范围内,漏极效率维持在62. 55% ~ 76%,输出功率在20 ~ 41W,增益在10 dB 以上。仿真与实测结果基本一致。     

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.     

一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器

为了进一步提高射频功放的输出能力,基于GaN HEMT功率器件,采用平衡式结构设计了一款工作频率为3.3 GHz 3.6 GHz的高效率逆F类Doherty结构射频功放。参照功放管的寄生参数等效电路网络,为获得逆F类功放理想的开关特性,设计了具有寄生参数补偿作用的谐波控制网络来抑制功放输出端的二次、三次谐波,同时结合Doherty功放结构特点,使其在6 dB功率回退的情况下仍具有较高的输出效率。仿真后,可得到其在3.3 GHz^3.6 GHz工作频带内的输出功率在40.4 dBm^41.8 dBm内,PAE为66%~77%,最大DE达到82.6%,功率回退6 dB处,功放的DE仍在69%左右,增益平坦度约为±1.5 dB。     

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%。     

一种高效率F类功率放大器芯片的设计

介绍了一种简单的具有谐波调谐功能的输出匹配网络,可实现2次谐波短路和3次谐波开路。利用该输出匹配网络,基于InGaP/GaAs HBT工艺,设计了一个工作于2 GHz的高效率F类功率放大器,并通过搭载基板实现小型化芯片的研制。芯片测试结果表明,该功率放大器的小信号增益为35 dB,1 dB压缩点为34 dBm,饱和输出功率为35.3 dBm,效率为57%,并具有较好的谐波抑制性能。     

应用于4G-LTE无线通信系统的F类高PAE射频功率放大器

为了有效实现高谐波抑制并提高功率附加效率,提出了一种适用于4G-LTE无线通信系统的高效F类功率放大器。该功率放大器使用了低电压p-HEMT晶体管和小型微带抑制单元,能够在低射频输入功率下产生n次谐波抑制和较高的功率附加效率（power added efficiency,PAE）。采用谐波平衡法对提出的功率放大器进行了仿真分析,并对其进行了实际制造。通过实际测量对仿真结果进行了验证。测量结果显示,提出功率放大器的工作频率为1.8 GHz,带宽为100 MHz,平均PAE为76.9％,且具有2V的极低漏极电压。射频输入功率范围分别为0-12 dBm时,最大输出功率和增益分别为23.4和17.5 dBm。     

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...     

基于带通匹配网络理论的宽带高效率功放设计

针对超宽带(2 GHz～4 GHz)高效率功放的设计要求,提出了一种可行的实现方法:采用Load-Pull技术确定最佳输入输出阻抗,并利用基于传输线的带通网络完成了宽带匹配。基于此方法,采用CREE公司GaN HEMT CGH40010进行实际仿真,在输入为27.5 dBm,偏置为28 V时,2 GHz～4 GHz频率范围内功率附加效率优于50%,输出功率高于38.9 dBm,带内增益波动小于2 dB,验证了此方法的有效性。     

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。     

高效率E类放大器

E类放大器是一种新型高效率功率放大器,理论效率接近100％,有很好的发展前景,本文介绍了E类放大器当前发展概况、电路结构、工作原理、技术特性;给出了理论分析、设计方法以及微波频段E类放大器出现的新问题,最后给出集中参数电路和微带电路的E类放大器实例。     

基于拓扑网络的屏蔽腔体内置微带线响应分析

针对外场激励下屏蔽腔体内微带线的耦合终端响应,提出一种基于电磁拓扑网络的半解析混合算法——传输线网络BLT（Baum-Liu-Tesche)方程法.首先建立孔缝、腔体及微带线的电磁拓扑模型,然后结合腔体格林函数法,求解磁流激励腔体内的电场分布,最后利用网络BLT方程求解各节点处的电压和电流,即可得到任意位置处的微带线耦合终端响应.通过与实测值、其他方法计算结果对比,验证了所提方法的有效性.计算结果表明：在腔体和孔缝的谐振频率附近,微带线响应出现了峰值;且微带线距孔缝越近,产生的耦合电压值越大;入射脉冲宽度越窄,相同位置处的微带线耦合终端电压越大.     

Bandwidth enhancement of an inverse class-F power amplifier based on LDMOS devices

In this article, we report the design of an inverse class-F power amplifier for L-band transmit/receive module based on LDMOS (laterally diffused metal oxide semiconductor) transistors. The objective was to obtain high power efficiency over a wide band. Measurements showed a minimum of 61% power added efficiency (PAE) and 10?W output power with a gain of 14?dB over a bandwidth of 200?MHz. Average measured performances are, respectively, 11.4?W (±1.4?W) output power and 62.8% (±1.8%) PAE; 64.5% maximum PAE associated with 12.7?W output power has been reached. These results are, to our knowledge, the highest reported combination of power efficiency and bandwidth.     

逆F类放大器漏极电压波形研究

为了更清晰地了解逆F类功率放大器通过规整漏极电压和电流波形实现高效率的本质,对其漏极电压波形进行了理论分析和仿真验证。结果表明,在仅考虑二、三次谐波,且当谐波比例k=1/4时,v(θ)波形最平坦,最近似于半正弦波。利用电磁软件仿真设计并制作了一款k=0.271的逆F类功率放大器,经测试在输出功率为36.33 dBm时,功率附加效率达到了71%。     

基于ADS的Doherty功放仿真设计

根据Doherty功率放大器基本原理,采用改变辅助功放栅压和辅助功放补偿线阻抗的方法,设计仿真了一款LTE频段的非对称Doherty功率放大器。通过提高辅助功放的负载牵引作用,改善了功放的效率,更好的满足现代无线通信系统的要求。