0.3～3.5 GHz混合连续类功率放大器的设计

混合连续类相比较于传统连续类模型弱化了阻抗条件,简化了宽带匹配难度。该文通过采用混合连续类模型并基于阻抗缓冲概念为理论的新型谐波控制网络,设计了一款跨3个倍频层的混合连续类射频功率放大器。实测结果表明在0.3～3.5 GHz相对带宽为168.4%的频段范围内实现了漏极效率58.4%～72.6%,增益10 dB以上,输出...     

0.4~2.2 GHz连续F类功率放大器设计

连续F类功放(PA)通过引入修正因子,减轻功放对基波和二次谐波阻抗的要求,从而扩展F类功放的带宽。本文在连续F类功放基础上,提出一种新型修正型连续F类工作模式。通过引入电阻性二次和三次谐波阻抗进一步扩展连续F类功放的设计空间,使其可实现多个倍频程带宽。基于此理论,采用负载牵引方法对基波和谐波进行最佳阻抗提取,结合实频技术设计功放匹配网络,实现了一款超宽带高效率功率放大器。该功放在0.4~2.2 GHz频段内,饱和输出功率为39.8~41.4 dBm,漏极效率在59%~79%之间,增益大于10 dB。仿真与测试结果良好,验证了该方法的正确性。     

基于阶梯阻抗匹配网络的连续逆F类功率放大器

为了满足移动通信系统中功率放大器宽频带和高效率的需求,采用阶梯阻抗网络实现宽带匹配电路,设计了一款高效率连续逆F类功率放大器。选用CGH40010F GaN HEMT晶体管,通过对连续逆F类功率放大器的理论分析,并且结合ADS负载牵引与源牵引仿真,提取各频点的最佳负载阻抗和源阻抗,设计阶梯阻抗匹配电路,最终实现了一款宽带高效率功率放大器。测试结果表明,该功率放大器在3.2～3.8 GHz频段内,增益大于14 dB,增益平坦度小于±0.4 dB,饱和输出功率为40.6～40.9 dBm,最大漏极效率为64%～68%。该功率放大器的测试性能良好,可以为宽频带高效率功率放大器的设计提供参考。     

基于GaN HEMT的1.5～3.5GHz宽带平衡功率放大器设计

阐述了基于GaN HEMT的宽带平衡功率放大器的设计与实现方法:采用Lange耦合器构建平衡功率放大器结构,采用多节阻抗匹配技术设计输入/输出匹配网络,实现功放宽带特性(1.5～3.5GHz);采用与Si热膨胀系数接近的AlSiC散热载片,克服管芯与载片热稳定系数不同引起的热稳定问题,并采用脉冲工作模式进一步减小功放发热量.制作实际功放模块用于测试,在1.5～3.5GHz频带内,功放线性增益大于12dB,增益平坦度为±0.4dB,饱和输出功率大于8W,漏极效率为56%～65%.实验测试结果与设计仿真结果有较好一致性,验证了设计方法的正确性.     

2.45 GHz高线性功率放大器设计

基于SMIC 0.18 μm RF-CMOS工艺,实现了一种工作于2.45 GHz的功率放大器,给出了电路仿真结果和电路版图.电路采用两级放大的结构,分别采用自偏置技术和电阻并联负反馈网络来缓解CMOS器件低击穿电压的限制,同时保证了稳定性的要求.为了提高线性度,采用一种集成的二极管线性化电路对有源器件的输入电容变化提供一种补偿机制,漏端的LC谐振网络和优化的栅偏置用来消除由跨导产生的非线性谐波.在3 V电源电压下,放大器功率增益为23 dB,输出1 dB压缩点约为25 dBm,对应的功率附加效率PAE可达35%.     

一个4～12GHz混合集成宽带功率放大器

设计研制了一个4～12GHz的宽带混合集成平衡功率放大器电路.该平衡放大器由一个4指的微带兰格耦合器实现.其输出连续波饱和功率在中心频率为8GHz时达到29.5dBm,在4～12GHz频率范围内增益达到8.5dB,增益平坦度为+/-0.6dB.     

2.4 GHz CMOS功率放大器设计

利用CMOS工艺设计的功率放大器具有制造成本低的优点。介绍一种使用中芯国际（SMIC）公司0．18μ CMOS工艺设计的A类功率放大电路。采用单端两级放大。结构简单并且能够稳定工作。该功率放大器中心工作频率为2．4GHz。电路用Cadence公司的SpectreRF工具进行模拟,1dB压缩点输出功率22dBm，最大输出功率24dBm，可应用于蓝牙系统发射模块。     

1.8 GHz CMOS高效率E类功率放大器

电子产品的低功耗设计已成为研究的热点,低功耗、高效率功率放大器已成为降低系统功耗的关键所在.E类功率放大器是一种开关模式的功率放大器,理论上可以达到100%的漏极效率,具有广泛的应用前景.论述了用标准CMOS工艺实现高效率E类功率放大器所面临的诸多挑战以及一些相应的解决措施,并以0.18μm CMOS工艺设计了包含驱动级的两级结构的E类功率放大器.Spectre仿真结果表明,所设计的功率放大器在 25.5 dBm的输出功率时,具有52.8%的功率附加效率.     

AB类功率放大器的设计与仿真研究

在比较A类、B类、C类和介于A类、B类中间的AB类四类功放电路各自优缺点的基础上,提出功率放大器工作点的选取以及通过阻抗匹配来实现高效率的方法。讨论了放大器输入回路阻抗变换电路、晶体管放大电路以及输出回路阻抗变换电路的设计思想,运用电报方程从理论上推导出用于信号源和晶体管之间阻抗变换的传输线变压器输入输出阻抗计算公式,由此设计出模拟信号处理电路中非常重要的AB类高功率放大器。仿真和实验结果表明,放大器在1MHz～50MHz的范围内,输入0．1w时输出为1w,其增益达到10dB,并且失真率非常低。     

370～390 MHz SiGe BiCMOS功率放大器设计

给出了应用于"Witone数字集群移动通信系统"的移动用户台发射部分的功率放大器的设计。该功率放大器基于AMS 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,采用单端两级放大结构,工作于AB类。测试结果显示,设计的功率放大器的功率增益为22.9 dB,输入1 dB压缩点功率为-10.1dBm,对应的输出功率为11.8 dBm,饱和输出功率25.5 dBm,最大功率附加效率18.6%。     

一种连续F类/逆F类模式转换功率放大器

传统的F类和逆F类功率放大器的带宽不宽,且对于功放输出信号的谐波控制比较严格。在连续类功放理论的基础上,设计了一款在工作带宽内连续F类和连续逆F类模式转换的功率放大器。设计的功放采用了Cree 公司的CGH40010F GaN HEMT 晶体管。通过调整功放管输出端的谐波控制网络,控制谐波阻抗在Smith 圆图中位置分布,从而在带宽内同时实现连续F类和连续逆F类的工作模式。制作了测试板,结果表明在2.4～4.2GHz的带宽内,增益在11dB 以上,漏极效率为55%～82%,输出功率在39.5～41.9dBm。采用了10MHz 的LTE 单载波信号进行功放的数字预失真测试,功放的输出ACPR改善了6dB以上。     

准 单片连续B / J 类Doherty 功率放大器研制

文中采用准单片工艺研制了两级连续B/ J 类Doherty 功率放大器。采用非对称Doherty 架构,分析当 载波功放的阻抗逆变网络出现失配时,峰值功放非无穷输出阻抗对载波功放负载的影响,扩展了连续B/ J 类Doherty 功放的阻抗设计空间,在保持高回退效率的同时拓展带宽。该设计方法无需提取管芯的封装参数,摆脱对特定管芯 的依赖,更具有普遍性。测试结果表明,采用准单片工艺的2. 3~2. 7 GHz 频段连续B/ J 类Doherty 功率放大器输出 功率大于35 dBm,回退8 dB 漏极效率大于36%。     

2.45 GHz全集成CMOS功率放大器设计

在一个RF收发机系统中,功率放大器的集成问题一直是难点之一.首先简要介绍开关模式功率放大器及其提高效率的理论基础,然后采用0.18 μm CMOS工艺给出了工作在2.45 GHz的全集成单片功率放大器的设计,并采用ADS仿真软件验证了设计的正确性.     

一个4~12GHz混合集成宽带功率放大器

设计研制了一个4-12GHz的宽带混合集成平衡功率放大器电路，该平衡放大器由一个4指的微带兰格耦合器实现，其输出连续波饱和功率在中心频率为8GHz时达到29.5dBm,在4-12GHz频率范围内增益达到8.5dB,增益平坦度为＋/-0.6dB。     

60GHz宽带功率放大器设计

随着全球信息化社会对高速数据通信的需求不断攀升,现有的无线接入技术基本都处于百兆量级,已经无法满足未来多媒体资源大数据量的实际应用需求。其中为满足室内短距离高速无线通信千兆级以上的需求,利用60 GHz频段进行通信已经成为一个重要的技术途径。利用成熟的0.15μm赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计了一个工作在60 GHz频段的中功率宽带放大器,频率覆盖50~64 GHz,增益12 dB,线性输出功率14 dBm,饱和输出功率16.5 dBm,功率附加效率为12%。性能与65 nm CMOS工艺设计芯片相当,但前期系统验证和芯片开发阶段的投入成本远低于65 nm RF CMOS,适用于前期系统验证工作。     

基于GaN HEMT的155～172 GHz功率放大器设计

设计了一款G波段GaN HEMT功率放大器。放大器采用级联结构,在每级设计中均引入了并联反馈。放大器工作频段内的小信号增益大于25 dB,3 dB带宽为17 GHz。大信号测试结果显示,在155～172 GHz饱和输出功率为14～17 dBm;在165 GHz饱和输出功率密度为17 dBm,对应的功率密度为1.25 W/mm。该功率放大器直流损耗功率为1 060 mW,峰值功率附加效率为4.7%。     

2.4GHz SiGe HBT E类高功率放大器

针对无线通信飞速发展对高功率和高效率功率放大器的需求,提出了一种Cascode结构的2.4 GHz E类高功率放大器。它采用单端接地和单级放大的电路形式。基于国内新研制的0.18μm SiGe BiCMOS工艺,实现了片内全集成,包括输入与输出匹配网络,具有结构简单、高集成度等特点。同时,考虑了器件的击穿电压,高电流下的电迁移和高功率的稳定性等问题,并进行了优化设计。结果表明,在10 V电源电压时,放大器的输出功率高达30 dBm,效率PAE为39.69%,最大功率增益达14 dB。     

短波跨倍频程超宽带E类功率放大器设计

本文基于CREE公司Ga N HEMT功放管CGH40025F设计了一款短波跨倍频程超宽带E类功率放大器。实测结果表明其在1. 6～175MHz宽带范围内其PAE均在60%以上,最大可达74. 3%;输出功率在43. 2～44. 09d Bm;增益均大于15dB,且其增益平坦度在±1dB以内。可较好的覆盖整个短波通信频段,在不依赖于中继基站、远距离短波通信系统的应用中具有十分重要的价值。