动态偏置射频功率放大器设计

本文采用电子设计自动化(EDA)软件对动态偏置射频功率放大器进行仿真设计.详细介绍了动态偏置功率放大器的工作原理及其实现方法.文中根据输入信号的功率变化对末级场效应管漏极偏压进行动态控制以获得更高效率,该方法结构简单且实用性强.仿真结果表明该功率放大器对于2.0175GHz的TD-SCDMA调制信号,在整个输入功率变化范围内,功率附加效率(PAE)与传统的功放相比提高了5-12%左右.     

射频与毫米波功率放大器新进展

近年来,随着5G 演进和未来6G 技术的研究与突破,以及在应用端如物联网、智能驾驶等领域的技术迭代升级,都对射频与毫米波系统的设计提出更多的需求和更高的要求。功率放大器作为发射机的关键部件,其特性直接影响发射系统的信号覆盖距离、传输质量和功耗等指标。为了研制高性能射频与毫米波功率放大器,提出了各种新技术。文章将从有源放大器、无源网络的传输线型实现、系统电路架构三方面对功率放大器取得的新进展进行介绍。     

星载氮化镓功率放大器设计

介绍了星载L波段高效固态功率放大器设计。放大器由EPC电源和射频链系统组成。电源主要提供射频电路和低频控制电路所需工作电压,同时接受母线控制指令以及遥测数据。射频链由驱动级、中功率放大器和高功率电路组成,同时还包括控制电路、检波电路、隔离器等。为了获得大功率和高效率,整机中高功率模块采用CREE公司的CGH40045氮化镓器件为放大单元,利用其大信号模型和ADS电路设计软件,采用L型阻抗变换网络,把输出阻抗的虚部电抗结合到输出匹配电路中,完成基波匹配和二次谐波的调谐。设计中还包括消除低频和射频振荡的电路。在连续波测试中,末级放大器模块在Vds为28V、Vgs为-2.8V、工作频率1.2GHz条件下,模块输出功率58W,效率68%,增益为19dB。在100MHz带宽内,增益平坦度小于0.8dB。放大器整机在1.15~1.25GHz范围内输出功率大于50W,效率大于50%,整机增益大于47dB。在从-20~60°C全温范围内,放大器整机功率最大变化小于0.6dB。     

双频高效功率放大器设计

为了提高多模通信系统前端放大器的利用率问题,基于复合左右手传输线的理论,提出了一种双频高效功率放大器的设计方法。采用负载牵引和源牵引法确定放大器高效工作状态的最佳负载阻抗和最佳源阻抗,利用复合左右手传输线的频率偏移和非线性相位来设计放大器匹配网络。通过ADS软件仿真,放大器同时工作在0．5GHz和1．2GHz的频率点时,输出功率分别为39．9dBm和37．9dBm,工作效率分别为55．7％和51．3％。     

两级功率放大器静态偏置点的研究

本文分析了各类功率放大器的静态偏置点对线性和效率的影响,并针对两级级联功率放大器的特点进行分析,得出兼顾线性与效率的情况下两级功率放大器的最佳静态偏置点。随后对一款商用两级W-CDMA手机用功率放大器进行测试,验证了所得结论的正确性,并将其推广至多级功率放大器的情况。对于广大功率放大器的设计者来说,此结论具有重要的参考价值。     

TD-SCDMA基站系统功率放大器设计

基于功率晶体管BLF6G21-10,采用负载牵引的大信号方法,实现了一种应用于TD-SCDMA基站系统的功率放大器。仿真和测试结果表明,设计的功放完全满足高效率、高线性度的指标要求。同时,通过一个稳压管将ZXCT1009应用于集电极+24V的电流检测,不仅为功放的正常工作提供了保证,还大大降低了检测成本。经多次试验验证,该功放具有良好的稳定性和很高的可复制性,可以很好地应用于TD-SCDMA系统。     

毫米波脉冲调制功率放大器设计与实现

脉冲调制功率放大器是脉冲雷达系统的一个重要组成部分.分析了因储能电容、功放稳定电容和金丝键合组装工艺等引入的寄生参数对毫米波漏极脉冲调制功率放大器输出波形的影响,并根据分析和仿真结果设计了工程实物.测量结果表明:研制的脉冲调制功率放大器脉冲调制波形实测上升沿、下降沿均小于60 ns,最大脉冲宽度下,脉冲顶降小于10％,脉冲输出功率大于33 dBm,满足雷达系统的典型应用需求.     

改进型宽带Doherty功率放大器的设计

根据Doherty技术,设计了一款改进型宽频带功率放大器。在设计过程中,分析了λ/4线对Doherty功率放大器(DPA)的影响。通过对阻抗比的研究,在理论上延拓了功放的带宽。此外,应用不对称功率输入结构来克服阻抗比变化所带来的非理想调制效应。为了证明文中的理论分析,采用飞思卡尔公司的LDMOSFET功放管MRF6S20010,最终设计实现了一款工作于1 900～2 200MHz的宽频带Doherty功率放大器。测试结果显示,改进型宽带功放相对于传统Doherty功率放大器有很大的优势,可用于无线通信领域。     

自适应偏置SOI CMOS功率放大器的设计

基于IBM 0.18 μm SOI CMOS工艺,设计了一款用于WLAN的高效率CMOS功率放大器。为了提高电路的可靠性,该放大器的驱动级和输出级均采用自适应偏置电路,使得共栅管和共源管的漏源电压分布更为均衡。该芯片采用两级共源共栅结构,片内集成了输入匹配电路和级间匹配电路。测试结果表明,该放大器的增益为23.9 dB,1 dB压缩点为23.9 dBm,效率为39.4%。当测试信号为IEEE 802.11g 54 Mb/s,在EVM为3%处,输出功率达到16.3 dBm。     

高效率Doherty功率放大器的研究与设计

针对目前第三代通信系统中OFDM信号的高峰均比特性,研究了高效率的Doherty功放结构.用ADS对Doherty功放和传统的AB类平衡放大器进行了仿真对比,然后对两者实物进行了测试,结果表明当Doherty功放在功率回退6 dB的情况下仍能维持37%的功率附加效率,此时三阶交调系数能达到-42 dBc,适用于第三代无...     

毫米波高密度脉冲功率合成放大器设计

提出一种新颖的多层结构功率合成方法,具有密度高、插入损耗小的优点。相比传统双面合成方案,该技术在同样体积内理论上可将合成路数扩展1倍,实现输出功率增长3 dB,因而非常适合应用在对功放体积、重量有严格限制的平台中。通过对该高密度功率合成电路进行理论分析与仿真优化,在8 mm波段设计了一个具有4层电路形式的2×4路功率合成放大器。无源实测结果显示,30~37 GHz频率范围内的合成效率高于91%。放大器采用8只典型输出功率16 W的GaN MMIC单片合成,按35μs脉宽、10%占空比条件进行有源测试,在34~36 GHz频率范围内得到了最小123 W的功率输出,功率增益大于14.9 dB,功率附加效率高于21.7%。     

5. 8GHz 堆叠式功率放大器设计

基于2mm GaAs HBT 工艺,采用堆叠晶体管结构设计了一款5. 8GHz 功率放大器。通常堆叠式功率 放大器在高频情况下,上下两层晶体管间需要电感来完成功率匹配,在芯片设计中其电感会增加版图面积和级间功 耗,为此该设计则利用上层晶体管的基极与地之间的串联电阻、电容等效成堆叠结构级间的感性负载,从而减小了 级间的损耗与匹配难度。实测结果表明,该堆叠功率放大器在5. 8GHz 时增益为20. 6dB,饱和输出功率为29dBm,饱 和输出时功率附加效率达到36. 4%,芯片面积仅为1×0. 85mm2     

采用E类峰值放大器的反向Doherty功放设计

为获得更高的功率附加效率,采用了E类峰值放大器代替传统反向Doherty功放中的C类峰值放大器.E类峰值放大器的负载网络由一个阻抗匹配电路和两个谐波抑制电路组成.通过分析,得出了功放的设计步骤,同时为了证明分析的有效性,设计了一个工作在1.96GHz,输出为38dBm的带E类峰值放大器的反向Doherty功放.仿真结果显示,在输出功率为38dBm时,与平衡AB类功放和传统反向Doherty功放相比,带E类峰值放大器的反向Doherty功放分别有11.5%和1.1%的功率附加效率的提升.当输出功率从24dBm到38dBm变化时,测得的二次和三次谐波抑制分别大于36dB和30dB.     

Design of 35 GHz 1 Watt GaAs pHEMT Power Amplifier MMIC

By using 0.15μm GaAs pHEMT (pseudomorphic high electron mobility transistor)technology,a design of millimeter wave power amplifier microwave monolithic integrated circuit(MMIC)is presented.With careful optimization on circuit structure,this two-stage power amplifier achieves a simulated gain of 15.5dB with fluctuation of 1 dB from 33 GHz to 37GHz.A simulated output power of more than 30dBm in saturation can be drawn from 3 W DC supply with maximum power added efficiency(PAE)of 26%.Rigorous electromagnetic simulation is performed to make sure the simulation results are credible.The whole chip area is 3.99mm2 including all bond pads.     

Ka波段PHEMT功率放大器

报道了 Ka波段的 PHEMT功率放大器的设计和研制。 PHEMT器件采用 0 .2 μm栅长的 Φ 76 mm Ga As工艺制作 ,并利用 CAD技术指导材料生长和器件制作。单级的 MIC放大器采用0 .3mm栅宽的 PHEMT,在 34GHz处 ,输出功率 10 0 m W,功率增益 4 d B。     

一种高效率2.4 GHz CMOS E类功率放大器

基于IBM SOI 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种高功率附加效率(PAE)的E类功率放大器,由驱动级和输出级两级构成。驱动级采用E类结构,使输出级能更好地实现开与关。输出级采用电感谐振寄生电容,提高了效率。输出级的共栅管采用自偏置的方式,防止晶体管被击穿。两级之间使用了改善输出级电压和电流交叠的网络。仿真结果表明,在2.8 V电源电压下,工作频率为2.4 GHz时,功率放大器的输出功率为23.17 dBm,PAE为57.7%。     

负载牵引法在开关类功率放大器设计中的应用

为提高开关类功率放大器设计的准确性,找出功放管的最优输出阻抗值,采用负载牵引法设计开关类功率放大器,得到最佳输出阻抗值,然后设计输出及输入匹配网络及谐波抑制网络,仿真结果输入功率为28dBm时,功率附加效率达到69．352％,表明功率负载牵引方法为改进开关类放大器设计,优化开关类功放管性能提供了快速而有效的方法,提高了大信号下模型的准确性。     

毫米波分支线定向耦合器的设计与优化

本文先介绍了分支线正交定向耦合器的概念与工作原理;然后根据该原理在ADS2009软件下设计仿真了工作在Ka波段的微带线定向耦合器,并对Ka波段的耦合器模型进行了改良,使之实际面积缩小的同时能达到原有的性能。