高线性度CMOS射频AB类功率放大器设计

CMOS射频AB类功率放大器广泛应用于单片集成无线芯片内.采用恒定最大电流的方法对其效率进行分析,采用归一化输入电压的方法对其线性度进行分析.利用AB类功率放大器系统增益的非线性与CMOS跨导非线性相互补偿,提高了CMOS射频AB类放大器的线性度.基于TSMC 0.18μm CMOS混合信号工艺,设计了一款两级射频AB类功率放大器.该射频功率放大器差动输入,单端输出,工作频段为804~940MHz,工作电压为3V.仿真指标为:增益为11dB,输出1dB压缩点为17.2dBm,OIP3为18.2dBm,附加效率为37%.     

CDMA射频线性功率放大器

该文对前馈线性校正射频功率放大器进行了分析,给出了分析结果。并用该结果指导设计了CDMAIS-95基站射频线性功率放大器,放大器增益47dB,连续波输出功率60W,在通频带内三阶交调改善了23dB。     

基于中和电容的60 GHz CMOS功率放大器设计

功率放大器（Power Amplifier, PA）是射频前端重要的模块,本文基于SMIC 55 nm RF CMOS 工艺,设计了一款60 GHz 两级差分功率放大器。针对毫米波频段下,硅基CMOS晶体管栅漏电容（Cgd）严重影响放大器的增益和稳定性的问题,采用交叉耦合电容中和技术抵消Cgd影响。通过优化级间匹配网络和有源器件参数,提高了功率放大器的输出功率,增益和效率。后仿结果显示,在1.2V的供电电压下,工作在60 GHz的功率放大器饱和输出功率为11.3 dBm,功率增益为16.2 dB,功率附加效率为17.0%,功耗为62 mW。芯片面积380×570 um2 。     

国产化S波段500W固态功率放大器的研制

针对国外器件禁运等不稳定因素,研制了一种S波段100%国产化500W功率放大器,该功率放大器主要包括电源模块、监控电路模块、射频增益模块、射频驱动模块、500W末级功放模块、功率检波模块、主动散热冷却系统以及嵌入式系统为基础的核心控制模块,核心器件采用国产氮化稼芯片组成单个100W功放单元,八路功放单元通过径向合成的方式完成功率放大功能,最终实现2018MHz～2120MHz连续波输出功率大于500 W,增益大于72dB,三阶互调指标优于-29dBc。该功率放大器接口独立,通过高效脉动热管均温平台提高散热效率,散热性能良好,具有高线性化,高功率,高效率等优点,并配置了完备的功放保护功能,适用于卫星通信、散射通信等领域发射系统。     

面向IMT-Advanced应用的射频前端T/R组件的设计与实现

阐述了面向IMT-Advanced应用的射频前端T/R组件中各模块的设计与实现方法,并对接收支路和发射支路进行了设计.宽带开关工作频率范围为0～6 GHz,具有插入损耗低、隔离度高的优点;超宽带低噪声放大器在700 MHz～6 GHz的工作范围内增益高且平坦,噪声系数小;宽带功率放大器采用自适应线性化偏置电路,在5.8 GHz频段具有优良的线性度.整个T/R组件输入电压为5V,接收支路增益为13.75 dB,噪声系数为6.58 dB,发射支路增益为22.77 dB,输出功率为20.2 dBm.     

一款新型基于推挽式结构的射频功率放大器

基于推挽式结构设计了一款新型射频功率放大器,分析了推挽式结构的工作原理,构建了输入输出无损耗匹配网络.采用微波仿真软件AWR对电路结构进行了优化和仿真,结果表明:该功率放大器在700 MHz~1 100 MHz的频率范围内,其增益为25 dB,在1 dB增益压缩点处,输出功率大于2 W,功率附加效率为50%,OIP3大于44 dBc.     

星载氮化镓功率放大器设计

介绍了星载L波段高效固态功率放大器设计。放大器由EPC电源和射频链系统组成。电源主要提供射频电路和低频控制电路所需工作电压,同时接受母线控制指令以及遥测数据。射频链由驱动级、中功率放大器和高功率电路组成,同时还包括控制电路、检波电路、隔离器等。为了获得大功率和高效率,整机中高功率模块采用CREE公司的CGH40045氮化镓器件为放大单元,利用其大信号模型和ADS电路设计软件,采用L型阻抗变换网络,把输出阻抗的虚部电抗结合到输出匹配电路中,完成基波匹配和二次谐波的调谐。设计中还包括消除低频和射频振荡的电路。在连续波测试中,末级放大器模块在Vds为28V、Vgs为-2.8V、工作频率1.2GHz条件下,模块输出功率58W,效率68%,增益为19dB。在100MHz带宽内,增益平坦度小于0.8dB。放大器整机在1.15~1.25GHz范围内输出功率大于50W,效率大于50%,整机增益大于47dB。在从-20~60°C全温范围内,放大器整机功率最大变化小于0.6dB。     

基于ANSYS的射频功率放大器热特性研究

论文首先仿真设计了一款射频功率放大器,接着构建了该射频功率放大器热特性分析模型,并采用有限元方法分析了该射频功率放大器热特性,然后研究了增加过孔以及不同覆铜层厚度、环境温度、耗散功率四种情况对射频功率放大器的温度、热应力和热形变的影响,最后基于上述分析结论加工制作并测试了该款射频功率放大器.在3.3GHz~3.6GHz范围内其输出功率不低于39.2dBm,增益不低于12dB,功率附加效率为62.6%~69%;在环境温度为21℃下,运用红外温度扫描仪进行测试,该款射频功率放大器最高温度达到90.0℃,测试结果与仿真分析结果相近.论文的研究为未来射频功率放大器的设计及制作提供了重要指导.     

射频SOI LDMOS功率放大器设计与仿真

简介了改进的绝缘层上硅横向扩散金属氧化物一半导体(SOI LDMOS)电路模型.根据改进的SOI LDMOS电路模型,采用射频仿真软件进行了射频功率放大器的设计与仿真.该射频功率放大器采用两级放大结构,采用了S参数设计方法和负载牵引方法设计.结果表明放大器的增益达到15 dB,输出功率达到25 dBm,功率附加效率大于40%.     

高效率30～512 MHz宽频带功率放大器设计

在现代无线通信系统中,信息传输正朝着多载波、大容量、高速度方向迅猛发展,通信系统对射频部件的各项性能提出了更高的要求。作为射频前端模块的重要部件,宽带线性功率放大器对通信连接的性能起着至关重要的作用。为了实现多个倍频程的远距离实时通信,采用负反馈技术设计一款覆盖宽频带、谐波抑制高、高稳定性、高增益的小型化线性功率放大器。     

UHF Integrated Power Amplifiers

This paper describes the development of integrated UHF power amplifiers using thin-film lumped elements and UHF power-transistor chips. Single-stage hybrid amplifier modules capable of delivering output powers up to 20 watts CW in the frequency range of 225-400 MHz are reported. In addition, broad-band hybrid amplifiers are discussed with 1-dB bandwidths of up to 40 percent in the same 225-400 MHz band. These amplifiers are presently housed in a three-terminal stud-mounted module, 0.8-inch high, 0.65-inch wide, and 0.35-inch deep. The module has a 50-ohm-impedance input lead, a 50-ohm-impedance output lead, and a dc lead (grounding is through the stud). Gain and output powers significantly greater than those available from a single module are obtained by cascading and/or paralleling individual modules at their 50-ohm terminals, either directly or by means of power combiners and power dividers. By use of the latter approach, a 76-watt amplitier having a gain of 15.8 dB at an operating frequency of 350 MHz has been constructed.     

X波段大功率T/R组件

采用公共支路、发射支路、接收支路和电源调制及控制电路,设计制作了一种X波段大功率T/R组件。在组件中,利用低温共烧陶瓷(LTCC)基板实现了多层互连,采用Wilkinson功率合成器实现了大功率输出。在组件布局上,充分考虑腔体效应,合理安排各电路单元。在制作工艺方面,采用单元装配的方式,合理设置温度梯度。该组件在X波段9～10 GHz带宽范围内,接收支路噪声系数小于3.1 dB,接收增益为(25.7±0.2)dB,发射支路的功率增益大于30 dB,输出脉冲功率大于15W,移相均方根误差小于2°,衰减幅度均方根误差小于0.25 dB。     

UHF平衡式宽带20W功率放大器

报道了一款自主设计并研制成功的UHF频段宽带大功率放大器,采用PCB工艺实现了基于LANGE耦合器的平衡放大结构.通过调整耦合端和直通端的谐振支路,在损耗与对称性之间折衷,LANGE耦合器的性能得到极大改善,满足了平衡电路的要求.由此LANGE耦合器构成的平衡功率放大器在1.35～1.85GHz频率范围内, 增益≥43dB,输出功率≥20W,增益平坦度≤±0.56dB.     

Implementation of a fully integrated 30-dBm RF CMOS linear power amplifier with power combiner

In this paper, a fully integrated 30-dBm UHF band differential power amplifier (PA) with transformer-type combiner is designed and fabricated in a 0.18-μm CMOS technology. For the high power PA design, proposed transformer network and the number of power cells is fully analyzed and optimized to find inductors dimensions. In order to improve both the linear operating range and the power efficiency simultaneously, a parallel combination of the class AB and the class C amplifier in power cells was employed. The PA delivers an output power of 29 dBm and a power-added efficiency of 24% with a power gain of 20 dB, including the losses of the bond-wires.     

X波段高功率高效率延时组件设计

为了实现相控阵雷达的宽带宽角扫描,用延时器处理取代常规相控阵雷达中的移相器是一种有效的技术措施。文中研制了一种X波段高功率高效率延时组件,利用幅度/相位自补偿电路改善寄生调幅和寄生调相,通过增益链路分配和C类线性功放模式,实现了组件高效率和高增益,同时利用电磁仿真与热传输路径分析验证了可靠性,对相控阵雷达收发组件的设计和制造具有参考价值。根据实测结果,所有组件发射输出功率高于5 W,效率高于46.3%,延时相位精度优于±10°,延时寄生调幅低于±1.3 dB,组件接收增益为23.3±0.6 dB。     

带温度补偿的Ka波段CMOS堆叠功率放大器设计

介绍了一款基于55 nm CMOS工艺,带温度补偿电路的Ka波段堆叠高效功率放大器（power amplifier,PA）.采用了一种新型的针对晶体管堆叠结构的温度补偿电路,该补偿电路由两个二极管和四个电阻组成,结构简单,易于实现.通过调整堆叠放大器各个栅极偏置电路中的电压,使得PA随温度变化的增益和输出功率得到有效补偿,增强了电路的可靠性和热稳定性.基于Agilent ADS软件的版图仿真结果显示:电路的最大输出功率为20.1 dBm,频带内功率附加效率（power additional efficiency,PAE）为20%~30%,大信号功率-1 dB带宽为15 GHz（46%）.在-40℃到125℃的温度范围内,采用新型温补偏置电路与传统偏置电路相比,小信号增益的温度波动从2.2 dB改善到0.1 dB,显著提高了功放的热稳定性,证明了所提出的温度补偿电路对于在宽温度范围内校正功率放大器增益变化的有效性.     

一种用于5G通信的高稳定双模功率放大器

采用国产40 nm CMOS工艺,设计了一种用于5G通信的28 GHz双模功率放大器。功率级采用大尺寸晶体管,获得了高饱和输出功率。采用无中心抽头变压器,消除了大尺寸晶体管带来的共模振荡问题。在共源共栅结构的共栅管栅端加入大电阻,提高了共源共栅结构的高频稳定性。采用共栅短接技术,解决了大电阻引起的差模增益恶化问题。在级间匹配网络中采用变容管调节,实现了双模式工作,分别获得了高功率增益和高带宽。电路后仿真结果表明,在高增益模式下,该双模功率放大器获得了20.8 dBm的饱和输出功率、24.5%的功率附加效率和28.1 dB的功率增益。在高带宽模式下,获得了20.6 dBm的饱和输出功率、22.6%的功率附加效率和12.2 GHz的3 dB带宽。     

A 2.4 GHz Fully Integrated Cascode-Cascade CMOS Doherty Power Amplifier

This letter presents the first CMOS Doherty power amplifier (PA) fully integrated on chip. The "cascode-cascade" amplifier architecture is proposed to get rid of the bulky power splitter and facilitate the integration. The quarter wavelength transmission lines are replaced by the lumped component networks such that the whole amplifier circuit can be squeezed into the die size of 1.97 times 1.4 mm². Fabricated in 0.18 mum CMOS technology, the 3.3 V PA achieves 12 dB power gain. The measured output power and power added efficiency (PAE) at P₁ dB are more than 21 dBm and 14%, respectively. The PAE at 7 dB back-off from P₁ dB is above 10% and the PAE degradation is less than 29%.     

A compact LTCC-based Ku-band transmitter module

Presents design, implementation, and measurement of a three-dimensional (3-D)-deployed RF front-end system-on-package (SOP) in a standard multi-layer low temperature co-fired ceramic (LTCC) technology. A compact 14 GHz GaAs MESFET-based transmitter module integrated with an embedded bandpass filter was built on LTCC 951AT tapes. The up-converter MMIC integrated with a voltage controlled oscillator (VCO) exhibits a measured up-conversion gain of 15 dB and an IIP3 of 15 dBm, while the power amplifier (PA) MMIC shows a measured gain of 31 dB and a 1-dB compression output power of 26 dBm at 14 GHz. Both MMICs were integrated on a compact LTCC module where an embedded front-end band pass filter (BPF) with a measured insertion loss of 3 dB at 14.25 GHz was integrated. The transmitter module is compact in size (400 /spl times/ 310 /spl times/ 35.2 mil/sup 3/), however it demonstrated an overall up-conversion gain of 41 dB, and available data rate of 32 Mbps with adjacent channel power ratio (ACPR) of 42 dB. These results suggest the feasibility of building highly SOP integrated RF front ends for microwave and millimeter wave applications.     

柔性薄膜收发组件技术研究

采用有源相控阵技术的薄膜合成孔径雷达因其全天候、大范围、高精度的探测能力,受到各国广泛重视。柔性薄膜T/ R 组件,由于其重量轻、厚度薄、可弯曲的特性,可以满足天基预警雷达柔性薄膜天线的需要。柔性 薄膜收发组件作为薄膜合成孔径雷达的核心部件,成为薄膜合成孔径雷达(SAR)的关键。文中对柔性薄膜T/ R 组件的接收和发射电路、弯曲特性进行了仿真分析,并对该T/ R 组件样机进行测试验证,获得了工作频段为L 波段,接收增益大于24dB,噪声系数小于2dB,发射功率大于1W,弯曲对带内的损耗影响小于0. 1dB,对带内的相位影响小于2°的结果,其在噪声和接收性能上具有先进性,并对工程应用具有一定的实际参考意义。