一种带功率检测和自适应偏置的CDMA功率放大器

设计了一款包含功率检测和自适应线性化偏置电路的CDMA功率放大器,功率检测器能根据输入信号的大小来调整功率管的偏置点,大幅提升低功率输出时的效率,从而提升系统整体效率;自适应线性化偏置能有效抑制功率放大器的增益压缩和相位失真,改善其线性度。采用2μm InGaP/GaAs HBT晶体管工艺成功流片,测试结果表明,与普通功率放大器相比较,当输出功率小于10 dBm时,新型功率放大器的集电极电流大幅降低,系统整体效率提高了2.2倍;1 dB增益压缩点由30 dBm增加到32 dBm;当输出功率为28 dBm时,ACPR和ALTR分别改善了5 dB和12 dB,IM3改善了11 dB。

一种自适应线性化偏置的单片集成功率放大器

提出一种自适应线性化偏置的电路结构,通过调节控制电压改变偏置管的工作状态,提高功率放大电路的线性度,降低偏置电流对参考电压和环境温度的敏感度。利用双反馈环结构抑制输入阻抗随频率的变化,实现了宽带匹配,拓展了放大器的带宽。采用微波电路仿真软件AWR进行仿真,验证了带宽范围内的相位偏离度在2°以内。基于2μm InGaP/GaAs HBT工艺,设计了集成电路版图并成功流片。测试结果表明:在3.5V电压供电下,该放大器在1～2.5GHz频带范围内,输入反射系数均在-10dB以下,功率增益为23dB,输出功率大于30dBm,误差向量幅度在2.412GHz时为2.7%@24dBm,最大功率附加效率达40%。

一种适用于RFID阅读器的新型自动增益调节电路

为了提高射频识别(RFID)阅读器中接收机的动态范围,并实现对贴有标签目标物体的跟踪,在分析传统自动增益控制模块的基础上,设计了一种适用于RFID接收机的大动态范围自动增益调整电路,电路结构简单。基于ADS软件的仿真结果表明:该电路能够根据输入信号的功率水平自动地调整其增益,输入动态范围高达80 dB,自动增益调节范围为0～59 dB。该自动增益调节电路可以应用于超高频RFID阅读器的接收机,使接收机达到很高的动态范围,有利于对复杂电磁、地理环境下的目标物体的跟踪与距离评估。

一种具有电阻-电容补偿网络的宽带输出匹配电路

本文提出了一种带有电阻-电容(RC)补偿网络的宽带共集电极输出匹配电路.此输出匹配电路包含两个部分:一是带有两个电阻的射级分压器,并在与地相接的电阻上并联电容;二是在其输出端增加一段传输线和电容,构成低品质因素的宽带阻抗转换器.一般情况下,随着工作频率的升高,简单共集电极放大器的输出阻抗逐渐增大并呈现电感特性,该特性不易于输出匹配电路的设计.本文提出的RC补偿网络补偿了简单共集电极放大器输出阻抗的电感特性,使其在工作频带内近似为恒定值,从而在输出端获得了良好的宽带匹配.采用该宽带共集电极输出匹配电路作为输出级设计了一款宽带放大器,通过计算机仿真验证了其在带宽范围内具有良好的输出阻抗匹配特性.基于2μmInGaP/GaAs异质结双极型晶体管半导体工艺,该宽带放大器成功流片,通过测试验证了其在30kHz～23GHz频率范围内获得了良好的带宽增益和输出匹配,小信号增益S21保持在7.5dB以上,输出反射系数S22保持在-10dB以下.

一款结构新颖的2GHz～8.5GHz宽带放大器

提出了一种拓展带宽的新型电路拓扑结构,该结构由四级射极跟随器级联而成,通过自适应有源偏置电路调节各级晶体管跨导,以及改变级间电感与后一级射极跟随器的结电容Cbe谐振峰的频率位置来拓展带宽。对其工作原理和稳定性进行了分析,并基于2μm InGaP/GaAs HBT工艺,设计了应用此结构的宽带放大器。仿真结果表明:新型电路拓扑结构能有效地扩展带宽,提高增益。在2 GHz～8.5 GHz的频率范围内,增益达到20 dB,增益平坦度小于±0.5 dB,P1 dB点输出功率大于17 dBm。

一种解决HBT功率器件热失控的新方法

提出了一种具有强耦合作用的新型镇流电阻器网络,该镇流电阻器网络为树形拓扑结构,对其工作原理进行了详细分析。基于COMSOL MULTIPHYSICS软件的仿真结果表明:该镇流电阻器网络具有自适应功能,通过其耦合作用可以自动调整HBT并联阵列中晶体管的电流,使高温HBT的热量向低温HBT传递,获得更为均匀的温度分布,较好地解决了热失控问题。采用该新型镇流电阻器网络与传统镇流电阻器网络设计了两种面积相等的电路,在同等的偏置条件下测得其温度分布曲线,通过比较可以看出新型镇流电阻器网络具有更为均匀的热分布。

一种适用于功率放大器的InGaP/GaAs HBT预失真电路

提出了一种具有串、并联负反馈网络的有源预失真电路,对其工作原理进行了分析。基于AWR Microwave Office软件的仿真结果表明:该预失真电路能够产生增益扩展与负相位偏差,可将其用于补偿功率放大器后级电路产生的增益压缩和正相位偏差,提高功放的线性度。将该预失真电路作为输入级设计了一款功率放大器,并基于截止频率为29.5 GHz的2μmInGaP/GaAs HBT工艺成功流片,测试结果表明:在3.5 V偏置电压下、1.5～1.8 GHz频段范围内,功放的功率增益可达27dB,P1dB为28 dBm,最大功率附加效率为36%。

基于Volterra级数快速设计AB类射频功放偏置电路

AB类是兼顾射频功率放大器线性度和效率的一种偏置类型,偏置电路对AB类功率放大器的性能有很大影响。为达到最优性能,通常偏置电路的参数需要通过多次试验来确定。本文提出了一种基于Volterra级数的优化设计方法,该方法利用Volterra级数和基尔霍夫电流定律(KCL),可以计算出兼顾放大器效率和线性的最佳输入偏置。由此可以在设计过程中快速确定最佳偏置参数,从而简化了设计和调测的过程。流片测试结果验证了这种设计方法的有效性。

基于Volterra级数的HBT功率放大器负载阻抗的优化设计

利用Volterra级数法,研究了InGaP/GaAs HBT功率放大器的非线性失真,分析了非线性指标IP3和功率放大器负载阻抗的关系,完成了功率放大器负载阻抗的优化设计;采用2μmInGaP/GaAs HBT半导体工艺进行流片。测试结果表明,设计的功率放大器在不影响输出功率和功率附加效率的前提下,线性度得到较大改善,IP3提高6 dB,与理论分析及计算机仿真结果相吻合。

智能化5.8GHz双向功率放大器的设计

设计并实现了一款适用于802.16d标准的智能化5.8GHz双向功率放大器。接收通道采用LNA和增益模块级联构成的自动功率电平控制模块,在提高接收灵敏度的同时扩展了接收通道的动态范围。在满足802.16d标准下,其动态范围可达100dBm。发射通道加入了由单片机和数控衰减器构成的自动功率电平控制电路,对发射通道的增益进行智能化调节,自动增益调节范围可达15dB～35dB。

4～8GHz宽带单片集成低噪声放大器设计

基于0.15μm GaAs PHEMT工艺设计了一款C波段宽带单片集成低噪声放大器。电路由三级放大器级联而成,三级电路结构均使用电阻自偏压技术来实现单电源供电,它既可保证PHEMT管处于低噪声高增益的工作点,又可将所有元器件集成在单片GaAs衬底上,解决了供电复杂的问题。第三级电路采用了并联负反馈结构,降低了带内低频端增益,提高了高频端增益,从而改善了增益平坦度。利用微波仿真软件AWR对电路进行了仿真和优化,结果显示,在4～8 GHz频带内,噪声系数<1.4 dB,增益达23±0.5 dB,输入输出驻波比<2.0∶1。

一种用于RF LDMOS功率放大器的匹配技术

介绍了射频高功率放大器设计中RF LDMOS器件的预匹配和匹配技术。针对一款高功率RF LDMOS-FET,在器件法兰封装内为其设计了预匹配电路,并在PCB板级对其进行了输入输出匹配电路的设计,使其在工作频带内较好地匹配到50Ω的系统参考阻抗上。仿真及测试结果表明,当频率为950 MHz时,该RF LDMOS功放的P-1 dB达到了48.8 dBm,直流到射频信号的转换效率达到了66.4%,功率增益在17.8 dB左右,IM3基本处在-30dBc以下,同时在整个869～960 MHz工作频带内,其S11小于-10 dB。

一种高频无源元件的EM建模分析技术

采用电磁场（EM）建模的分析方法，提取了砷化镓衬底上MIM电容、方形螺旋电感和微带传输线的等效电路模型，并应用于一种π形匹配网络的设计，该模型充分考虑了衬底损耗、趋肤效应、接近效应等因素，对无源元件电特性的影响，基于GaAs半导体工艺进行了流片。测试结果表明，在0．1～40GHz频率范围内，采用EM技术提取的元件参数值有效地吻合了其测试值。采用EM等效电路模型设计的电路与传统模型设计的电路相比，更接近于流片后的实际结果，该方法不仅有效地提高了微波集成电路设计的准确度，而且缩短了设计周期、节省了设计成本。

一种新型提高射频功率放大器PAE的电路技术

提出了一种新型提高射频功率放大器功率附加效率(PAE)的电路技术,该方法通过滤除二次谐波分量、反射叠加三次谐波分量以提高电路PAE,分析了相位匹配的机制及其影响因素。基于该技术设计了一款功率放大器,仿真结果表明:工作频率为918 MHz时,该功放的P_(1db)达到了30.05 dBm,功率附加效率达到了58.75%,较普通功放提高了12%,功率增益在20 dB左右。

一种预失真可调InGaP/GaAs HBT射频功率放大器

提出了一种具有可调预失真功能的共集电极放大电路,对其动态偏置点及双负反馈回路进行了分析。AWR Microwave Office仿真表明：该预失真电路产生的增益扩展与负相位偏差可以补偿该功率放大器后级电路产生的增益压缩和正相位偏差,提高其线性度。采用该预失真电路作为输入级,设计了一款功率放大器,并基于截止频率为29.5GHz的2μm InGaP/GaAs HBT工艺成功流片。测试结果表明,该宽带放大器在3.5V偏置电压下和1.3~2.0GHz频段范围内功率增益可达27dB,P1dB为28.6dBm,最大功率附加效率为39%。

一种具有行波传输匹配网络的输入匹配电路

提出了一种用于宽带放大器的新型输入匹配技术,给出了一种带行波传输匹配(TWM)网络的宽带共集电极输入匹配电路,对其TWM网络进行了详细分析。基于AWR软件的仿真结果表明:该TWM网络在宽频带内具有良好的输入阻抗匹配特性。采用截止频率为29.5 GHz的2μm InGaP/GaAs HBT工艺,设计了一款具有TWM输入匹配网络的宽带放大器,并成功流片。测试结果显示,该宽带放大器在40 MHz^22 GHz频率范围内可获得良好的输入匹配,输入反射系数S11稳定在-10 dB以下,功率增益在7.5 dB左右,其带宽范围几乎接近于晶体管的特征频率,直流功耗仅为20 mW左右。

用于RF-LDMOS的分布式电热耦合模型

为建立精确的RF-LDMOS大信号模型,提出分布式电热耦合模型.通过采用三维镜像法简单计算单指条的温度分布,进一步使用叠加原理计算得到多指条温度的横向分布,此模型的解析式使用热矩阵方程来表示,通过对计算结果的拟合提取热模型参数.与传统热模型相比,此热模型通过使用指条之间的互热阻表征横向热流的相互作用,同时以分布的热RC网络为多指条建模,代替平均热电阻网络模型.计算结果表明,使用分布式电热耦合模型不仅能更精确反映温度的分布效应,而且可用于等比例缩放时更准确的预测平均热电阻.

集电结电容C_(BC)对HBT功率放大器非线性的影响

GaAs HBT是设计微波单片功率放大器的主要工艺之一,而集电结电容CBC是HBT功率放大器产生非线性的主要参量。文中采用Gummel-Poon晶体管模型分析了HBTCBC随电路偏置变化的规律,给出了CBC随输入功率的变化趋势,并基于Microwave Office软件进行了仿真验证。理论分析及仿真结果表明:CBC随输入信号功率的增大而增大,是功率放大器产生幅度和相位失真的主要原因,最后通过电路设计及测试验证了理论分析及仿真的正确性。

镜像法在计算LDMOS热模型中的运用

计算LDMOS器件的二维温度分布,采用镜像方法从计算单指条器件的温度出发,考虑实际问题中存在的表面绝热条件以及两层介质间的连续性条件,获得单指条器件纵向温度分布函数。将所有热源在表面上点的温度进行叠加,得到多指条并联时器件的横向温度分布图。基于MATLAB编程计算,结果表明:镜像法简单实用且能更精确的计算出温度的梯度分布。此计算结果可用于开发精确的器件热模型。

一种能改善GaAsHBT自热效应的复合管

根据负反馈原理,提出一种复合管结构来补偿异质结双极型晶体管(HBT)的自热效应。仿真和测试曲线结果表明,在较宽环境温度和较大输出电流密度范围内,复合管的自热效应得到了有效抑制,静态工作点稳定,采用此复合管设计的功率放大器的1 dB提高了2 dB,线性得到了改善。