一种高效率E-1/F类GaN HEMT射频功率放大器

使用GaN HEMT功率器件,设计了一款5G低频段的高效率E-1/F类射频功率放大器。为降低晶体管寄生参数及高次谐波对逆E类(E-1)功放开关特性和输出性能的不良影响,将具有寄生参数补偿的逆F类(F-1)谐波控制网络引入逆E类功放输出匹配电路中,实现了对二次谐波和三次谐波分别进行开路和短路处理,从而获得逆E类功放要求的良好开关特性。同时,得益于逆F类功放优良的谐波控制效果,改善了功放漏极电压和电流波形,大大降低其漏极峰值电压和电流,进而提升了功放的输出性能。实测结果表明,该功放在3.3~3.6 GHz的300 MHz有效工作带宽内的功率附加效率为59.1%~71.4%,最大漏极效率高达75.6%,输出功率在40.2~41.5dBm之间,增益平坦度在±1dB以内。最后利用20 MHz带宽的单载波LTE信号作为测试信号,基于广义记忆多项式数字预失真器对该功放进行线性化后,功放输出的邻信道功率比改善了近15 dB。