微带线E类功率放大器的设计与实现

E类功率放大器作为开关模式放大器一种,其理想效率为100%。一种简单微带线拓扑网络的E类功率放大器被提出,这种微带线负载网络不仅满足E类功率放大器工作模式的特殊要求,而且对高次谐波有很好的抑制性,同时通过增加合适的偏置微带线可以拓宽放大器的工作带宽。采用ADS软件仿真电路,并在1GHz频率点电路实现了输出功率为4W,漏极效率为73.4%,其中漏极效率效率在63%以上的电路带宽为200MHz。     

高效率开关F3/E类功率放大器

介绍了一种高效F3/E类功率放大器的设计方法,该放大器将F类功率放大器的谐波控制电路引入逆E类功率放大器的负载网络,以改善放大器性能。此电路结构提升了放大器的功率输出能力,降低了电路对功率放大器管器件漏极耐压特性的要求,增强了器件工作时的安全性。详细阐述了该放大器的设计过程,并给出了负载网络各器件的最佳设计取值方程。选用GaNHEMT器件研制了S频段F3/E类功率放大器测试电路。实测结果表明该放大器在驱动功率为27 dBm时,可获得40.3 dBm的输出功率,具有13.3 dB增益,工作效率高达78.1%,功率附加效率为75.2%。实测结果与仿真结果吻合,验证了设计方法的正确性。     

一种宽禁带器件的高效E类功率放大器设计

E类功率放大器是一种新型高效率放大器,属于开关模式功率放大器,其理论效率可以达到100%。可用于雷达、通信和电子对抗等领域的末级功率放大器,是系统高效率、高功率和小型化功率放大器的重要途径。通过分析其工作原理,设计了一款L波段高效E类功率放大器,输出功率大于10 W,实际漏极效率达到74.8%。     

一种基于锥形微带线的宽带F 类功率放大器

提出了一种基于5G 频段的宽带高效率F 类功率放大器。分析表明锥形微带线可以有效解决矩形微带线对于带宽的限制问题, 同时将锥形微带线加入谐波控制网络, 可以实现在一定频率范围内将二次谐波阻抗匹配至短路点附近, 三次谐波阻抗匹配至开路点附近, 从而有效解决了F 类功率放大器带宽和效率的问题。使用锥形微带线制作的功放, 实测结果表明: 在2.7 ~3.8GHz 的频带范围内, 漏极效率达到63% ~78%, 平均输出功率达到10W以上, 大信号增益达到10dB 以上。在5G 无线通信中, 该功放可以有效地发挥其宽带高效率的特点。     

高效E类功率放大器的设计

E类功率放大器是一种新型高效率放大器。是实现通信对抗领域用高效率、高功率、小型化功率放大器的重要途径。分析了其工作原理和设计计算方法，并根据计算结果设计了一款短波500W高效E类功率放大器，实际效率接近90％，而且体积小、增益高。     

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.     

高效率E类射频功率放大器

研究了E类RF放大器的电路结构、工作原理、存在问题以及解决的方法--差分和交叉耦合反馈结构,最后给出了E类放大器的实例.由于具有低成本、高集成度、多功用等优点,MOS工艺在射频功率放大方面有很大的发展潜力.在本文中,用0.6 u m CMOS工艺实现了E类放大器的设计.     

基于平衡结构的高效率E类功率放大器设计

针对E类功率放大器输入输出回波损耗较大的缺陷,提出采用平衡结构的E类功率放大器的设计方法.仿真结果显示,在输入为28 dBm时,功率附加效率(PAE)达到最大(85.2％),集电极效率η为88.3％,输出功率为42.4 dBm;在320～360 MHz频率范围内,S11小于-19 dB,S22小于-15 dB,输入驻波系数小于1.3,输出驻波系数小于1.4;在325～355 MHz范围内,PAE达到60％以上,具有较大的高效率带宽.输出匹配网络采用二次谐波抑制技术,谐波失真得到较好的抑制,二次谐波失真达到-92.4 dBc.     

高效率低谐波失真E类射频功率放大器的设计

引言 近年来，随着无线通讯的飞速发展，无线通信里的核心部分——无线收发器越来越要求更低的功耗、更高的效率以及更小的体积，而作为收发器中的最后一级，功率放大器所消耗的功率在收发器中已占到了60％～90％，严重影响了系统的性能。所以，设计一种高效低谐波失真的功率放大器对于提高收发器效率，降低电源损耗，提高系统性能都有十分重大的意义。     

一种高频E类功率放大器设计方法

E类功率放大器(PA)具有设计简单和高效率的优点,然而频率较高时功率管的寄生输出电容大于E类功率放大器所需的电容,这个寄生输出电容导致E类功率放大器的效率降低.提出一种高频E类功率放大器的设计方法,使用负载牵引得到考虑寄生输出电容后的最佳负载阻抗,再结合谐波阻抗控制方法设计E类功率放大器.采用飞思卡尔的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)功率管MRF21010设计了一款工作在930～960 MHz的E类功率放大器.测试数据表明,该功率放大器的输出功率为36.8 dBm (4.79W),具有79.4％的功率附加效率.     

射频E类功率放大器并联电容技术研究

为了使E类放大器工作效率最大,需要得到并联电容的确切数值.分析了含线性并联电容E类放大器的和含非线性晶体管寄生输出电容E类放大器的不同特性,给出了不同的设计方法.指出了E类功率放大器设计过程中分析和计算并联电容的难点,阐述了E类功率放大器中并联电容对电路性能的影响,同时给出了考虑并联电容的E类功率放大器的设计方法.     

LDMOS管并联电容提取及E类功率放大器设计

研制了2.14GHz频段横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管的高效率E类功率放大器。采用并联谐振法结合ADS软件仿真提取出管子的关键参数Cds,并在此基础上进行电路仿真,设计了馈电网络和负载匹配网络,有效抑制谐波分量。给出了功率放大器的实验结果,输出功率达到38.55dBm时,附加效率达到64.1%,与仿真结果吻合良好。     

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%。     

MOSFET寄生电容对E类功率放大器影响的研究

针对Class-E功率放大器传输效率受MOSFET寄生电容的影响,提出了一种提高传输效率的方法。通过调节RLC回路中串联谐振电容的数值,提高旁路电容的数值,调节负载回路,使其超过MOSFET自身的输出寄生电容,以达到提高输出效率的目的。计算及仿真结果表明该方法在13.56 MHz下,可以将Class-E的旁路电容的值提高到120～160 pF,大大超过了IRF510的102.98 pF的寄生输出电容。最后,通过MSO3012混合信号示波器测量电路的传输效率,并对解决方案评估和改进,将Class-E的能量传输效率从改进前的37.1%提高到改进后的54.4%。据此,实现了Class-E在神经假体中数据与能量传输的应用。     

记忆多项式数字预失真线性化逆E类功放

采用记忆多项式模型的数字预失真器,用于线性化逆E类射频功率放大器,从而获得具有高线性和高效率的射频放大系统,使得开关型的逆E类功率放大器可以适用于具有非恒包络的调制信号的发射。文中设计了一个工作于S频段的具有10W饱和功率的逆E类功率放大器,以具有5MHz信号带宽的单载波WCDMA信号作为测试信号,使用记忆多项式的预失真器对其进行线性化。实验表明,该记忆多项式预失真器能够很好地抑制逆E类功放的动态非线性引起的带外寄生频谱,可以使逆E类功放同时工作于高线性和高效率状态。     

Design of wideband hybrid silicon carbide single-stage power amplifier

RF wideband power amplifiers are desirable as they will reduce equipment, power consumption and operating cost for the RF communication infrastructure. For decades, the realization of single-stage broadband power amplifier has posed a significant challenge due to the electrical and thermal limitations of GaAs transistor technology. Silicon carbide (SiC) MESFET technology is a strong contender for such applications due to its superior properties. In particular, its high impedance reduces mismatch commonly encountered in such power amplifier.In this work, design of wideband hybrid single-stage power amplifier using a commercial 4H-SiC MESFET CRF24010 from Cree Inc is presented. The amplifier has been designed and fabricated for operating frequencies 650-1800 MHz, which is equivalent to more than 90% bandwidth, compared to only 3-4% bandwidth achievable using GaAs technology.     

一种S波段E类GaN HEMT功率放大器设计

并联电路E类功率放大器(PA)具有结构简单和高效的优点,因而被广泛应用。针对并联电路E类PA存在带宽较窄、效率较低的问题,对其输出匹配网络提出了一种改进方案。采用混合式π型结构作为PA的输出匹配网络,在较宽的工作带宽内完成了最佳阻抗与标准阻抗的转换,有效地抑制了二次谐波分量,提高了电路的效率。为了验证所提出理论的有效性,基于0.25 μm GaN HEMT工艺设计了一种结构简单、高效率和高功率的单片集成E类功率放大器。版图后仿真结果表明,在2.5～3.7 GHz工作频率范围内,输出功率大于40 dBm,功率附加效率为51.8%～63.1%。版图尺寸为2.4 mm×2.9 mm。     

用ADS进行宽带微波功放的仿真设计

宽带大功率微波功放在通信对抗中的应用越来越广泛，而宽带功放的设计在国内还处于起步阶段。介绍了一种用ADS技术来设计宽带微波功放模块的方法，利用MESFET功放管提供的静态Ⅳ特性曲线和小信号S参数，分别优化放大器的输入输出匹配电路，以期达到宽频带大输出功率的目的。通过一个1～2GHz 10W功放模块的设计实例，较为详细地介绍了ADS技术在设计过程中的应用，最后给出了试验电路的测试结果。