可重构宽带功率放大器设计

随着未来无线通信需求的增长,通信系统需适用更多的频带和标准。针对可重构功率放大器各模式下工作带宽窄的缺点,本文基于简化实频技术和可重构理论,提出了一种拓展可重构功率放大器工作带宽的设计方法。通过在可重构理论中融入简化实频法的宽带设计方法,在设计过程中加入新的误差函数,对可变模式下的可重构电路结构进行判别,进而实现可重构宽带功率放大器设计。为了验证该方法的有效性,并满足实际设计指标,采用中国科学院微电子研究所自主研发的LDMOS晶体管设计并制作了适用于GSM网络和LTE网络的一个频率可切换的宽频可重构功率放大器。测试结果表明,该可重构功率放大器在不同模式下可分别工作在0.6~1.1 GHz和1.1~1.6 GHz频段,饱和输出功率超过40 dBm,漏极效率(DE)在50%~60%之间。因此,本文提出的设计方法可以降低可重构宽带功率放大器的设计难度,较好的发挥晶体管性能,降低成本,在实际基站射频电路设计中具有很好的应用意义。

射频加热技术在农产品和食品加工中的应用

射频加热技术是近年来广受关注的一种加热方式,因其具有加热迅速、均匀性好、节约能源、维护成本低等特点,被广泛应用于食品和农产品的加工之中。该文首先对射频加热技术的工作原理和特点进行探讨,提出可以通过使用COMSOL软件的模拟实现来改善射频加热的均匀性;然后,通过分析近年来射频加热技术的应用文献,综述了射频加热技术在解冻、干燥、灭菌和杀虫等领域的研究进展;最后,提出了射频加热技术尚存的问题,并对未来研究方向进行展望。

集成滤波特性的宽带滤波-功率放大器

为满足现代无线通信系统向宽频带、集成化、低成本和高性能方向发展的需求.基于协同设计理论,利用自研的RF-LDMOS器件设计了一款集成滤波特性的宽带滤波功率放大器。设计“T型”结构的预匹配网络以扩大晶体管阻抗值,同时集成枝节负载耦合线构成宽带滤波网络。连续波测试结果表明在1.2~2.6 GHz频带内饱和输出功率均大于40 dBm,漏极效率大于45%,增益约为11.5 dB,对二次谐波的抑制能力达到-62 dBc。当平均输出功率为32.5 dBm,ACPR在频带内均优于-37 dBc。本设计使功放兼具放大和滤波的作用,提高电路集成度的同时相对带宽拓展到了74%,符合当今无线通信系统的需求。

960~1400 MHz宽带功率放大器设计

基于横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件,研制了一款应用于L波段的宽带射频功率放大器。该放大器共由2级放大级联组成,为了实现宽带以及良好的输出驻波,末级功放采用平衡式拓扑电路结构;级间匹配网络使用微带线及电容混合匹配方法实现宽带匹配。最终实测数据如下:频率覆盖0.96 GHz~1.4 GHz,功放整体输出功率达到50 dBm(100 W),功率增益大于30 dB,效率大于45%。功率回退8 dB,输出功率42 dBm时,邻信道功率比(ACPR)为-40 dBC。指标表明功放模块能够很好地应用于雷达和无线通信发射机中。

RFID低噪声放大器设计与仿真

研究低噪声放大器和优化问题,射频识别系统读卡器的读卡性能,决定了放大器的优化效果。为提高系统性能,采用参数方程和ADS(Advanced Design System)内部函数相结合的方法,通过对恒增益圆、恒噪声系数圆来设计低噪声放大器。方法将"波"的概念引入放大器的设计过程中,将放大器的稳定性、增益、噪声和阻抗匹配等性能参数用波的概念来表述。仿真结果表明,设计完全满足性能指标要求,使基于S参数的小信号放大器的分析与设计变得非常方便。证明方法为实际低噪声放大器优化设计提供参考。

基于神经网络的射频功放行为模型研究

为了设计和优化高线性功率放大器,在系统级仿真中,构建功率放大器精确的行为模型是极为重要的。在ADS中基于飞思卡尔半导体芯片MRF5P21180进行功放电路设计,运用BP和RBF以及在这两种网络的基础上所提出的级联模型BP-RBF对从设计的功放中提取出的电压数据进行MATLAB拟合仿真,通过电压均方根误差(RMSE)大小的比较进行模型精确性的验证、训练次数多少及收敛时间长短进行模型训练速度的对比,最终得出BP-RBF较其他两种模型有更好的拟合功能,对于射频功放行为模型的研究具有重要的参考价值。

TD-SCDMA基站系统功率放大器设计

基于功率晶体管BLF6G21-10,采用负载牵引的大信号方法,实现了一种应用于TD-SCDMA基站系统的功率放大器。仿真和测试结果表明,设计的功放完全满足高效率、高线性度的指标要求。同时,通过一个稳压管将ZXCT1009应用于集电极+24V的电流检测,不仅为功放的正常工作提供了保证,还大大降低了检测成本。经多次试验验证,该功放具有良好的稳定性和很高的可复制性,可以很好地应用于TD-SCDMA系统。

基于负载牵引技术的基站功率放大器设计

为了快速准确地设计出高功率基站功放,在研究负载牵引测试系统架构、原理和工作流程的基础上,采用安捷伦公司的先进设计系统软件内置负载牵引模块,应用负载牵引法设计了一款用于基站系统的功放。对完成匹配的功放进行优化仿真,得到了满足设计指标要求的匹配参数,再根据这些匹配参数制作实际功放,并对该功放进行实际测试,测试结果满足高增益、高输出功率、高效率和高线性度的要求,故在预失真线性化基础上,该功放能很好地应用于基站系统中,提高系统性能。

基于双向牵引技术的射频功放设计与仿真

射频功率放大器是无线通信系统的核心部件,其输出功率和附加效率是设计的重点和难点,现有方法很难在功率和效率之间取得一致.为了解决这一问题,文中在综合考虑谐波分量以及负载阻抗、源阻抗对输出功率和附加效率影响的基础上,采用新型多谐波双向阻抗牵引技术,结合实例设计了一种高效率的射频功率放大器.在ADS中进行仿真,仿真结果表明功放在获得最佳附加效率的同时又有较高输出功率,证明了该方法的有效性.

LDMOS热阻的电学法测试与分析

基于结构函数理论,运用电学测试法,提取封装LDMOS导热路径上各层材料的热阻值,以及管壳与恒温平台之间的接触热阻值。对各层热阻进行分析,发现焊料层的热阻远大于理论值,提出了一种减小焊料层热阻的方法。改变管壳与恒温平台的接触情况,分别测出不同接触情况下的热阻值,对比发现接触情况会影响结到壳热阻的大小,提出了减小接触热阻的方法。

射频功率放大器稳定性的分析与设计

射频功率放大器的稳定性极大的影响了通信系统性能的可靠性,是通信系统中的重要组件.基于自主研发的RF-LDMOS器件,利用ADS软件设计了一款射频功率放大器,并研究了其稳定性.采用在栅极增加R-C并联电路的方法,改善功率放大器在100~200MHz之间的稳定性.实验结果表明,R-C并联网络的阻抗在低于转折频率时为电阻型,高于转折频率时为电容型,因此在低频可以降低不需要的增益,而对工作频带内的增益和驻波性能没有明显影响.改善后的功率放大器在100~200MHz频段增益达到17.4dB以上,可稳定输出37.4dBm以上功率.

RF-LDMOS射频功率器件内匹配电路设计

介绍了一种RF-LDMOS功率器件内匹配电路的设计方法。首先通过ADS/De-Embed提取管芯的S参数,得到其输入阻抗;然后建立LC内匹配电路,确定电容值、电感值以及提升的目标阻抗值;最后在HFSS中建立金丝键合线模型,确定金丝键合线的长度及根数,完成内匹配电路的设计。该内匹配电路设计的目的是将管芯的输入阻抗提升为较大的阻值,使得在PCB上进行外匹配设计更为方便。设计仿真结果表明,通过在管壳内加入合适的内匹配电路,在目标频率1.2GHz时,将管芯的输入阻抗从0.8Ω提升到12.4Ω,S11小于-46dB,符合设计要求。为LDMOS功率器件设计者提供了一种有效的内匹配设计方法。

射频功放非线性分析与测试

通过研究射频功率放大器非线性失真产生的理论原因,着重分析了非线性失真中的三阶互调失真(IMD_3)。基于功率晶体管AFT27S006N设计了一款应用于TD-LTE基站的功率放大器。经测试,此功放峰值功率为7 W,PAE为53%,P_(out)回退到1 W时IMD_3达到了-43dBc,符合设计指标。

基于变容管的0.5 GHz～1.2 GHz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 GHz^1.2 GHz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1 dB压缩时的输出功率均大于32.1 dBm,增益大于10.1 dB,漏极效率大于38.4%。

L波段高功率密度LDMOS脉冲功率测试方法

报道了在工作电压50 V、频率1.2 GHz下,功率密度1.2 W/mm射频LDMOS功率器件的研制结果。由于大功率LDMOS功率器件输入阻抗小,在50Ω负载牵引系统下测试容易出现低频振荡,严重损坏待测器件。为了消除这种低频振荡,更好地进行功率测试,研究采用了直通-反射-传输线(TRL)低阻抗测试夹具。此种夹具可以很好地抑制低频率的功率增益,消除低频振荡;而且使阻抗调节器获得更多的低阻抗点,提高负载牵引系统测试的准确度。在低阻抗的负载牵引系统测试环境下,1.2 GHz下,脉冲输出功率在1 dB压缩点为109.4 W,功率密度达到1.2 W/mm。

采用平面分栅结构的高增益宽带射频VDMOS研制

硅基射频场效应晶体管具有线性度好、驱动电路简单、开关速度快、热稳定性好、没有二次击穿等优点,在HF、VHF和UHF波段具有广阔的应用前景。针对射频场效应晶体管宽带、高增益和高效率的应用需求,基于标准平面MOS工艺,采用平面分栅(split gate)结构,通过优化结构和工艺参数研制出一款工作电压为28 V的硅基射频垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)。该器件在30~90 MHz频段范围内,小信号增益大于19 dB,在60 MHz频点下连续波输出功率可以达到87 W,功率附加效率达72.4%,具有优异的射频性能。

A thru-reflect-line calibration for measuring the characteristics of high power LDMOS transistors

The impedance and output power measurements of LDMOS transistors are always a problem due to their low impedance and lead widths.An improved thru-reflect-line(TRL) calibration algorithm for measuring the characteristics of L-band high power LDMOS transistors is presented.According to the TRL algorithm,the individual two-port S parameters of each fixture half can be obtained.By de-embedding these S parameters of the test fixture,an accurate calibration can be made.The improved TRL calibration algorithm is successfully utilized to measure the characteristics of an L-band LDMOS transistor with a 90 mm gate width.The impedance of the transistor is obtained,and output power at 1 dB compression point can reach as much as 109.4 W at 1.2 GHz, achieving 1.2 W/mm power density.From the results,it is seen that the presented TRL calibration algorithm works well.