C波段高效率高线性GaN MMIC功率放大器

基于SiC衬底0.25μm GaN HEMT工艺,设计实现了一款C波段、高效率和高线性的单片微波集成电路(MMIC)功率放大器。通过优化电路匹配结构,选择合适的有源器件和恰当的直流偏置条件,实现低视频漏极阻抗;利用后级增益压缩和前级增益扩张对消等手段,实现高功率附加效率和好的线性指标。功率放大器芯片尺寸为2.35 mm×1.40 mm。芯片测试结果表明,在3.7~4.2 GHz频率范围内,漏极电压28 V、末级栅极电压-2.2 V、前级栅极电压-1.8 V和连续波条件下,该功率放大器的小信号增益大于25 dB,大信号增益大于20 dB,饱和输出功率大于39 dBm,在输出功率回退至32 dBm时,功率附加效率大于30%,三阶交调失真小于-37 dBc。

一种射频大功率放大器电源偏置电路设计方法(英文)

设计射频大功率放大器时,为了传输大的电源电流而加宽的λ/4电源偏置微带线往往不能很好地对偏置电路和信号电路进行隔离,从而影响放大器的性能.本文对一种采用加厚微带线设计λ/4电源偏置电路的方法进行了分析,并根据一种卫星数传发射机的功率放大器设计要求,分别采用本文介绍的方法和传统方法设计了两个功率放大器,给出了分析和试验结果,结果表明加厚λ/4偏置微带线可以比传统方法令功率放大器获得更高的性能,具有较大参考意义.

基于双向牵引技术的反向Doherty功率放大器设计

基于传统两路反向Doherty(Inverted Doherty PowerAmplifier,IDPA)在回退点处效率较低的缺点,提出了双向牵引技术与共轭匹配技术联合的设计方法,在传统反向Doherty设计方法上进行优化改进,研制了一款工作于TD-LTE频段(2570MHz^2620MHz)、结构新颖的高效率反向Doherty。实现了在保证高线性度的情况下,使得整体电路在峰值功率输出点以及回退点处都具有较高的效率。在中心频率为2600MHz的仿真结果表明,峰值输出功率(52dBm)和功率回退点(46dBm)处的效率分别高达54.9%和46.9%,回退点处的效率比AB类IDPA提高了14%,在5MHz偏频情况下,三阶互调分量为13.743dBm,与45.958dBm的基波功率相差32.215dB,符合现代功放在功率回退点处具有高效率和高线性度的设计要求。

基于PIN开关的可重构双波段功率放大器设计

为满足5G通信中多标准、多模式系统对功率放大器的需求,提出了一种新型的可重构双波段匹配电路结构.首先,在输出匹配网络中加入分布式PIN开关,通过开关的闭合与断开实现两个双波段输出匹配电路的良好匹配;然后,基于带通滤波器理论设计的宽带输入匹配网络,能够实现1.5~2.5 GHz频段内的良好匹配.为验证方法的有效性,采用CGH40010F GaN晶体管,设计并加工了一款工作在1.6 GHz&2.1 GHz、1.8 GHz&2.3 GHz的可重构双波段功率放大器.实测结果显示:在四个频段可重构双波段功放的功率附加效率(power added efficiency,PAE)均大于46.2%,饱和输出功率大于39.09 dBm.该功放具有电路复杂度和设计难度较低的特点,且每个波段都具有较高的输出功率和PAE,为设计可重构功放提供了一种可行的方案.

9～15 GHz GaAs E-PHEMT高性能线性功率放大器

基于0.15μm GaAs增强型赝配高电子迁移率晶体管(E-PHEMT)工艺,研制了一款用于5G通信和点对点传输的高性能线性功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。采用栅宽比为1∶4.4的两级放大结构保证了电路的增益和功率指标满足要求;基于大信号模型实现了最优输入输出阻抗匹配;采用电磁场仿真技术优化设计的MMIC芯片尺寸为2.5 mm×1.1 mm。芯片的在片测试结果表明,静态直流工作点为最大饱和电流的35%、漏压为5 V的条件下,在9~15 GHz频率内,MMIC功率放大器小信号增益大于20 dB,1 dB压缩点输出功率不小于27 dBm,功率附加效率不小于35%,功率回退至19 dBm时三阶交调不大于-37 dBc。

通信基站成对可重构四波段功率放大器的应用研究

为满足通信基站对功率放大器的需求,提出了一种新型的成对可重构四波段阻抗变换器,该阻抗变换器采用双Π型与T型的混合结构,通过插入PIN二极管实现匹配电路的可重构性。经理论推导和仿真优化,设计的可重构四波段匹配电路可实现任意四个频率上的任意四个不同复数阻抗到实负载端的匹配,实现了在四个工作频率下的扼流。最终设计了一款可应用于2G—5G通信标准下移动通信基站的可重构四波段功放模块。实测功放饱和输出功率在10 W左右,且增益平坦度小于±1 dB,在饱和输出功率下的最大附加效率可达到39.5%,同时具有高增益平坦度的特点,整体电路结构简单。

1.95GHz Doherty功率放大器设计

基于SMIC 0.18μm 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/4调制网络在PCB板上实现。在3 V供电,工作频率为1.95 GHz时,CMOS功率放大器输出功率为23 dBm,增益为16 dB,功率附加效率(PAE)为30%;Doherty功率放大器输出功率为25 dBm,功率附加效率为15%。

S波段高效F类/逆F类GaN HEMT功率放大器设计

为了解决F类和逆F类(F-1类)功率放大器设计过程中受晶体管寄生参数影响,导致功放效率低以及输出匹配电路结构复杂的问题,提出了一种新型的输出匹配电路结构.首先,在直流偏置线中加入谐波调谐功能,避免单独设计谐波控制电路;其次,为满足F类和F-1类功放在器件本征漏极端所需的阻抗状态,匹配寄生参数呈现的封装端谐波阻抗,采用一段L型传输线结构代替传统的L-C集总元件寄生补偿方法;最后,由两段串联的传输线实现最优基波阻抗与50Ω负载间的匹配.为验证方法的有效性,采用CGH40010氮化镓高电子迁移率晶体管(Gallium nitride high electron mobility transistor,GaN HEMT)器件,设计并加工了两款工作在2.4 GHz的F类和F-1类功放.测试结果显示:F类功放的峰值功率附加效率(power added efficiency,PAE)为75.5%,饱和输出功率为40.8 dBm;F-1类功放的峰值PAE为77.6%,饱和输出功率为40.3 dBm.该方法降低了电路复杂度和设计难度,可以较容易地补偿晶体管寄生参数,功放在高频工作时的效率得到提升,为利用GaN HEMT器件设计高效功放提供了一种可行的方案.

Q波段氮化镓功率放大器芯片

在GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistors,HEMT)工艺的基础上,成功开发设计了一款Q频段功率放大器芯片。电路使用4级级联放大拓扑,每一级均选定了合适的栅宽,结合Wilkinson功率分配及合成匹配网络来满足输出功率、增益以及功率附加效率(Power Added Efficiency,PAE)等性能指标要求。测试结果表明,该芯片在37~42 GHz频段内的输出功率大于40 dBm,功率附加效率大于30%。