基于Sweet Spot的线性高效率功率放大器设计

该文通过IMD Sweet Spot解决高效功率放大器的线性问题,使功率放大器在保证一定线性指标时还保持了高效率。IMD Sweet Spot是由受偏置电压影响的小信号失真(弱非线性)和由器件的开启及饱和特性所决定的大信号失真(强非线性)相互作用的结果。通过改变偏置电压可以控制其弱非线性,从而控制IMD Sweet Spot的产生。寻求合适的偏置电压使得IMD Sweet Spot在增益开始压缩时产生,功率放大器可以有较高的效率,且线性较好。基于该原理设计的线性高效功放测试结果表明,在中心频率2.2 GHz处输出功率为37.1 d Bm时,三阶交调失真分量(IMD3)和五阶交调失真分量(IMD5)均小于-30 d Bc,此时漏极效率达到53.4%。

一种宽带高效率J类功率放大器的设计

针对未来无线通信系统中的宽带和效率问题,设计了一种宽带高效率的J类功率放大器。为了减少谐波阻抗对效率的影响,该J类功率放大器在输出匹配网络中采用了谐波控制单元,并通过对晶体管模型的简化,综合出一种较好的匹配网络。另外,在输入匹配网络中,使用了具有宽带效应的混合集中和分布元件的π形匹配网络。设计中使用10 W GaN HEMT晶体管对理论进行验证,测试结果显示,在2.2 GHz～2.8 GHz之间的频带内,J类功率放大器的漏极效率大于61%,增益大于10.4 dB。该J类功率放大器在下一代无线通信系统中具有良好的应用前景。