一种2~20 GHz超宽带高效率功率放大器

基于0.25 μm GaAs pHEMT工艺,设计了一种2~20 GHz的超宽带高效率功率放大器。该功率放大器采用非均匀分布式结构,可以为各级晶体管提供最佳负载阻抗。引入了漏极并联电容,以平衡输入与输出传输线的相速度,提高了输出功率和效率。在栅极引入了RC并联电路,能提高输入传输线的截止频率,保证电路稳定。仿真结果表明,在2~20 GHz的频带范围内,该功率放大器的增益为(10.7±1.2) dB,输入回波损耗小于-10 dB,饱和输出功率为28.8~29.7 dBm,功率附加效率(PAE)为33%~47%。     

一种非均匀结构的分布式功率放大器的设计

宽带功率放大器的应用对于提升脉冲多普勒雷达等军用和民用系统的性能具有重要的意义。采用0.18 μm CMOS工艺,设计了一种非均匀结构的宽带分布式功率放大器。采用峰化电感以提高放大器的增益,在漏极人工传输线的输出端增加L型匹配网络,改善了放大器的阻抗匹配特性。仿真结果表明,该放大器在1.5～15 GHz频率范围内的增益为10.7 dB,带内增益平坦度为±1 dB;1 dB压缩点处的输出功率为6.3~9.8 dBm,PAE为6.8%~15%;饱和输出功率为9.4~12.3 dBm,对应的PAE达到14%~26.7%,表现出良好的综合性能。     

一种60 GHz CMOS高效率功率放大器

为了满足短距离无线高速传输的应用需求,基于SMIC 90 nm 1P9M CMOS工艺,设计了一种可工作在60 GHz的功率放大器(PA)。该PA为单端三级级联结构。采用顶层金属方法,设计具有高品质因子的小感值螺旋电感,用于输入、输出和级间匹配电路,以提高电路的整体性能。通过减少传输损耗和输出匹配损耗,提高了附加功率效率。仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,该PA的功率增益为17.2 dB,1 dB压缩点的输出功率为8.1 dBm,饱和输出功率为12.1 dBm,峰值功率附加效率为15.7%,直流功耗为70 mW。各性能指标均满足60 GHz通信系统的要求。     

2~6 GHz紧凑型、高效率GaN MMIC功率放大器

基于0.25 μm SiC衬底的GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,根据有源器件的G_max和输出功率密度,选择末级功率器件尺寸并确定其最优阻抗;采用三级放大器,其栅宽比为1:4:16,实现高功率增益和高效率;利用等Q匹配技术,把偏置电路融入匹配电路中,实现简单、低损耗和宽带阻抗变换;借助电磁场寄生参数提取技术实现紧凑型芯片版图,尺寸为2.8 mm×2.0 mm。测试结果表明,偏置条件漏极电压U_D=28 V、U_G=-2.2 V,在2~6 GHz频率范围内,功率放大器增益大于24 dB,饱和输出功率大于43 dBm,功率附加效率大于45%,可广泛应用于电子对抗和电子围栏等领域。     

0.02～2 GHz GaN分布式功率放大器的原理及设计

作为一种宽带放大器的结构,分布式放大器结构能够实现高达多个倍频程的带宽,这种结构是由电感元件和晶体管的等效电容构成的栅极和漏极两条人工传输线组成的。随着第三代宽禁带半导体GaN的发展,将GaN技术应用在分布式放大器的设计中,能够得到较高的输出功率,实现宽带功率放大器的设计。介绍了一种采用4个GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)设计分布式功率放大器的原理和方法,实现了0.02～2GHz的带宽。仿真结果表明,带宽内小信号增益大于10dB,增益平坦度优于±0.5dB,饱和输出功率大于41dBm,PAE大于15%。     

一种高效率2.4 GHz CMOS E类功率放大器

基于IBM SOI 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种高功率附加效率(PAE)的E类功率放大器,由驱动级和输出级两级构成。驱动级采用E类结构,使输出级能更好地实现开与关。输出级采用电感谐振寄生电容,提高了效率。输出级的共栅管采用自偏置的方式,防止晶体管被击穿。两级之间使用了改善输出级电压和电流交叠的网络。仿真结果表明,在2.8 V电源电压下,工作频率为2.4 GHz时,功率放大器的输出功率为23.17 dBm,PAE为57.7%。     

双频高效功率放大器设计

为了提高多模通信系统前端放大器的利用率问题,基于复合左右手传输线的理论,提出了一种双频高效功率放大器的设计方法。采用负载牵引和源牵引法确定放大器高效工作状态的最佳负载阻抗和最佳源阻抗,利用复合左右手传输线的频率偏移和非线性相位来设计放大器匹配网络。通过ADS软件仿真,放大器同时工作在0．5GHz和1．2GHz的频率点时,输出功率分别为39．9dBm和37．9dBm,工作效率分别为55．7％和51．3％。     

一种基于抽头电感的分布式放大器

采用0.18 μm CMOS工艺,设计了一种基于抽头电感的四级分布式放大器。采用抽头电感,减小了片上电感的数量,减小了芯片面积,在保持良好的端口阻抗匹配特性的同时提升了分布式放大器的增益。仿真结果表明,在1.48~15.5 GHz频带范围内,增益为8.6 dB,波动程度为±1.25 dB。版图面积为(0.59×1.1) mm²。     

一种55 nm CMOS 5 GHz高效E类射频功率放大器

为了减小功率放大器的功率损耗、提高功率附加效率,基于TSMC 55 nm CMOS工艺,设计了一种工作频率为5 GHz的高效率E类射频功率放大器。采用包含驱动级的两级电路结构,提高了电路的功率增益。对负载回路进行优化设计,改善了漏极电压与电流波形交叠的问题,进而提升了效率,同时降低了漏极电压的峰值,缓解了晶体管的击穿压力。仿真结果表明,电源电压为2.5 V时,该放大器的输出功率为21.2 dBm,功率附加效率为53.1%。     

1.95GHz Doherty功率放大器设计

基于SMIC 0.18 μm RF CMOS工艺,设计了一款1.95 GHz的Doherty功率放大器.为了保持两路功放相位最大一致性,主功放(PA1)和辅功放(PA2)采用了同一种CMOS功率放大器,仅改变其偏压使其工作在不同模式.CMOS功率放大器为工作于AB类的两级放大电路,集成了输入和级间匹配网络;功分器以及λ...     

1～2GHz宽带GaN功率放大器的设计与实现

针对GaN HEMT的自身特性,采用电抗匹配放大器结构,基于ADS谐波平衡仿真软件,设计了一个1～2 GHz宽带功率放大器.设计采用Cree公司提供的CGH400系列GaNHEMT大信号模型,并用混合集成电路工艺实现了功率放大器.测试结果显示,功率放大器在1～2 GHz频带内,饱和输出功率大于40.2 dBm,小信号增益大于14 dB,最大PAE大于70％.     

采用E类峰值放大器的反向Doherty功放设计

为获得更高的功率附加效率,采用了E类峰值放大器代替传统反向Doherty功放中的C类峰值放大器.E类峰值放大器的负载网络由一个阻抗匹配电路和两个谐波抑制电路组成.通过分析,得出了功放的设计步骤,同时为了证明分析的有效性,设计了一个工作在1.96GHz,输出为38dBm的带E类峰值放大器的反向Doherty功放.仿真结果显示,在输出功率为38dBm时,与平衡AB类功放和传统反向Doherty功放相比,带E类峰值放大器的反向Doherty功放分别有11.5%和1.1%的功率附加效率的提升.当输出功率从24dBm到38dBm变化时,测得的二次和三次谐波抑制分别大于36dB和30dB.     

2～18GHz超宽带射频放大器

采用分布电路原理、ＣＡＤ技术和微带电路技术，制作出多倍频程超宽带放大器。其主要技术参数为，ｆ＝２～１８ＧＨｚ，Ｇ＿ｐ≥３０ｄＢ，△Ｇ＿ｐ≤±３ｄＢ，Ｆ＿ｎ≤７ｄＢｍ，Ｐ＿（－１）≥＋１０ｄＢ，ＶＳＷＲ≤２．５：１。     

专业音频功率放大器的单片机控制器

研制一套以单片机ＰＩＣ１６Ｃ５４为核心的专业音频功率放大器控制系统。根据所检测的负载阻抗大小自动选择工作电压，提高了放大器对扬声器系统的适应性；在负载阻抗过小时内的强制关机，增强了功率放大器的使用安全性。     

2~26GHzGaAs单片功率放大器

报道了一个具有低噪声性能的2~26GHz GaAs超宽带单片功率放大器的研究结果,介绍了模型提取、电路设计和单片制作的全过程.放大器采用分布式设计,在超宽带频率范围内增益为6.5±0.5dB,输入输出驻波比小于2.0.在2~20GHz内测得输出功率大于300mW,噪声系数为3.5~5.5dB.单片放大器包括所有匹配、隔直及偏置电路,芯片面积为3.2mm×1.275mm×0.1mm.     

1.8 GHz CMOS高效率E类功率放大器

电子产品的低功耗设计已成为研究的热点,低功耗、高效率功率放大器已成为降低系统功耗的关键所在.E类功率放大器是一种开关模式的功率放大器,理论上可以达到100%的漏极效率,具有广泛的应用前景.论述了用标准CMOS工艺实现高效率E类功率放大器所面临的诸多挑战以及一些相应的解决措施,并以0.18μm CMOS工艺设计了包含驱动级的两级结构的E类功率放大器.Spectre仿真结果表明,所设计的功率放大器在 25.5 dBm的输出功率时,具有52.8%的功率附加效率.     

基于变容管的0.5-1.2GHz宽带可调谐功率放大器设计

针对无线通信系统向多频、微型等方向发展的需求,基于负载牵引系统测试出的功率器件最大输出时的源阻抗和负载阻抗,采用基于变容管的频率调谐技术,输入输出匹配均采用可调谐匹配网络的形式,设计了一款在0.5-1.2GHz内可宽带调谐的功率放大器。测试结果表明,该功率放大器频率调谐比达82.3%,且在调谐频率范围内1dB压缩时的输出功率均大于32.1dBm,增益大于10.1dB,漏极效率大于38.4%。     

基于GaN HEMT的0.8～4 GHz宽带平衡功率放大器

基于GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)技术,研制了在0.8 ～4 GHz频率下,输出功率大于50 W的宽带平衡式功率放大器.采用3 dB耦合器电桥构建平衡式功率放大器结构;采用多节阻抗匹配技术设计了输入/输出匹配网络,实现了功率放大器的宽带特性;采用高介电常数Al2O3基材实现了小型化功率放大器单元;采用热膨胀系数与SiC接近的铜-钼-铜载板作为GaN HEMT管芯共晶载体,防止功率管芯高温工作过程中因为热膨胀而烧毁.测试结果表明,在0.8～4 GHz频带内,功率放大器功率增益大于6.4 dB,增益平坦度为±1.5 dB,饱和输出功率值大于58.2W,漏极效率为41％ ～62％.     

2～20GHz分布式单片放大器设计

介绍了一种采用0.15μm GaAs PHEMT工艺设计加工的2～20 GHz宽带单片放大器,为了提高电路的整体增益和带宽,在设计电路时采用两级级联分布式结构。此种电路结构不仅能够增加整体电路的增益和带宽,还可以提高电路的反向隔离,获得更低的噪声系数。利用Agilent ADS仿真设计软件对整体电路的原理图和版图进行仿真优化设计。后期电路在中国电子科技集团公司第十三研究所砷化镓工艺线上加工完成。电路性能指标:在2～20 GHz工作频率范围内,小信号增益>13.5 dB;输入输出回波损耗<-9 dB;噪声系数<4.0 dB;P-1>13 dBm。放大器的工作电压5 V,功耗400 mW,芯片面积为3.00 mm×1.6 mm。