一种基于0.13 μm SiGe工艺的77 GHz功率放大器

提出了一种采用0.13 μm SiGe工艺制作的77 GHz功率放大器。该放大器采用两路合成结构提高输出功率,采用两级差分放大结构提高增益。功率级选择Cascode结构,提升功率级输出阻抗,便于匹配。驱动级选择共射极加中和电容的结构,便于提升增益。在输入端,通过两路耦合线巴伦结构进行功率分配,得到两对差分信号,经过两路放大之后再通过两路耦合线巴伦结构进行功率合成,最后输出信号,级间匹配采用变压器匹配。该功率放大器采用ADS软件仿真。结果表明,在77 GHz的工作频点处,小信号增益为19.6 dB,峰值功率附加效率为11%,饱和输出功率为18.5 dBm。     

一种0.13 μm CMOS K波段宽带功率放大器

基于0.13 μm CMOS工艺,采用多频点叠加的方式,设计了一种K波段宽带功率放大器。输入级采用晶体管源极感性退化方式,实现了宽带输入匹配。驱动级采用自偏置共源共栅放大器,为电路提供了较高的增益。输出级采用共源极放大器,保证电路具有较高的输出功率。后仿真结果表明,在26 GHz处,该功率放大器的增益为22 dB,－3 dB带宽覆盖范围为22.5~30.5 GHz,输出功率1 dB压缩点为8.51 dBm,饱和输出功率为11.6 dBm,峰值附加功率效率为18.7%。     

一种0.15 μm GaAs pHEMT高效率功率放大器

基于0.15 μm GaAs(D-Mode)pHEMT工艺,采用多级级联的方式,设计了一种中心频率为2.4 GHz的高效率功率放大器。采用两级级联放大结构,驱动级采用共源结构,提高了输出功率和线性度。功率级采用自偏置技术共源共栅结构,增益和效率得到提升。工作模式分别为A类和AB类。版图面积为1.45 mm²。仿真结果表明,在驱动级电路工作于5 V、功率级电路工作于10 V、频率为2.4 GHz的条件下,1 dB压缩点功率为31.99 dBm,最大输出功率为32.01 dBm,小信号增益为30.51 dB,功率附加效率为40.74%。输入功率为1.48 dBm时,在1.94~2.82 GHz频带内,输出功率为30.29~32.07 dBm,功率附加效率为30%~41.9%,小信号增益峰值为31.97 dB,3 dB带宽为880 MHz。     

基于0.13μm CMOS的WiFi功率放大器设计

基于TSMC 0.13 μm CMOS工艺,设计了一款适用于无线保真(WiFi)收发机的发射端、工作在2.4 GHz且增益可控的三级级联功率放大器.驱动级采用单管结构,后两级采用共源共栅(MOSFET)结构.利用调节共源共栅晶体管栅极的电容来改变栅极电压的相位,进而弥补了共源共栅结构的劣势,增加了整个系统的线性度和增益.另外,使用外部数字信号控制每级偏置的大小来适应不同的输出需求.整个结构采用电源电压:第一级为1.8V,后两级为3.3V,芯片面积为1.93 mm×1.4 mm.利用Candence Spectre RF软件工具对所设计的功率放大器进行仿真.结果表明,在2.4 GHz的工作频点,功率放大器的饱和输出功率为24.9 dBm,最大功率附加效率为22％,小信号增益达到28 dB.     

一种用于5G通信的高稳定双模功率放大器

采用国产40 nm CMOS工艺,设计了一种用于5G通信的28 GHz双模功率放大器。功率级采用大尺寸晶体管,获得了高饱和输出功率。采用无中心抽头变压器,消除了大尺寸晶体管带来的共模振荡问题。在共源共栅结构的共栅管栅端加入大电阻,提高了共源共栅结构的高频稳定性。采用共栅短接技术,解决了大电阻引起的差模增益恶化问题。在级间匹配网络中采用变容管调节,实现了双模式工作,分别获得了高功率增益和高带宽。电路后仿真结果表明,在高增益模式下,该双模功率放大器获得了20.8 dBm的饱和输出功率、24.5%的功率附加效率和28.1 dB的功率增益。在高带宽模式下,获得了20.6 dBm的饱和输出功率、22.6%的功率附加效率和12.2 GHz的3 dB带宽。     

0.13 μm CMOS Stacked-FET两级功率放大器设计北大核心CSCD

基于TSMC 0.13μm CMOS工艺设计了一款适用于无线传感网络、工作频率为300~400 MHz的两级功率放大器。功率放大器驱动级采用共源共栅结构,输出级采用了3-stack FET结构,采用线性化技术改进传统偏置电路,提高了功率放大器线性度。电源电压为3.6 V,芯片面积为0.31 mm×0.35 mm。利用Cadence Spectre RF软件工具对所设计的功率放大器电路进行仿真,结果表明,工作频率为350 MHz时,功率放大器的饱和输出功率为24.2 d Bm,最大功率附加效率为52.5%,小信号增益达到38.15 d B。在300~400 MHz频带内功率放大器的饱和输出功率大于23.9 d Bm,1 d B压缩点输出功率大于22.9 d Bm,最大功率附加效率大于47%,小信号增益大于37 d B,增益平坦度小于±0.7 d B。     

一种3.1~10.6GHz超宽带低噪声放大器设计

设计了一种基于TSMC 0.13μm CMOS工艺,用于3.1～10.6GHz带宽的CMOS低噪声放大器。输入级采用共栅极结构,在宽频带内能较好地完成输入匹配。放大级采用共源共栅结构,为整个电路提供合适的增益。输出则采用源极输出器来进行输出匹配。使用ADS2006软件进行设计、优化和仿真。仿真结果显示,在3.1GHz～10.6GHz带宽内,放大器的电源电压在1.2V时,噪声系数低于2.5dB,增益为20.5dB,整个电路功耗为8mW。     

一种915 MHz 0.18 μm CMOS增益可变的功率放大器

针对射频前端发射距离的不确定性,设计了一款基于0.18 μm CMOS工艺的增益可变功率放大器。该功率放大器的中心工作频率为915 MHz,工作在AB类,采用两级单端共源共栅结构。输入级采用类似开关功能的栅压,控制3个并联的共源共栅结构输出管的导通,得到增益和输出功率可变的功率放大器。仿真结果表明,在输入级1.8 V和输出级3.3 V的电源电压下,该功率放大器功率增益范围为9~25.8 dB,1 dB压缩点处的最大输出功率为21.47 dBm,最大功率附加效率为29.6%。该放大器的版图面积为(1.4×1.2) mm²。     

基于40 nm CMOS工艺的高效率功率放大器设计

针对硅基毫米波功率放大器存在的饱和输出功率较低、增益不足和效率不高的问题,基于TSMC 40nm CMOS工艺,设计了一款工作在28GHz的高效率和高增益连续F类功率放大器。提出的功率放大器由驱动级和功率级组成。针对功率级设计了一款基于变压器的谐波控制网络来实现功率合成和谐波控制,有效地提高了功率放大器的饱和输出功率和功率附加效率。采用PMOS管电容抵消功率级的栅源电容,进一步提高线性度和增益。电路后仿真结果表明,设计的功率放大器在饱和输出功率为20.5dBm处的峰值功率附加效率54%,1dB压缩点为19dBm,功率增益为27dB,在24GHz~32GHz频率处的功率附加效率大于40%。     

基于复合左右手传输线结构的多频高效功放

提出一种多频高效功率放大器的设计方法。采用源牵引和负载牵引确定最佳源阻抗和负载阻抗,使用复合左右手传输线实现多频匹配并抑制二次谐波。仿真结果表明,放大器在0.9GHz、1.4GHz、2.1GHz三个频点均可输出10W功率,增益为13dB,且具有60%以上的工作效率。     

基于GaAs HBT工艺的高增益宽带Doherty功率放大器设计

在传统Doherty功率放大器的基础上,采用砷化镓(GaAs)异质结双极晶体管(HBT)工艺,设计了一款可应用于5G通信N79频段(4.4~5 GHz)的高回退效率MMIC Doherty功率放大器(DPA)。通过在Doherty电路中采用共射-共基结构,并在共射-共基结构中加入共基极接地电容,大幅提升了DPA的增益和输出功率。使用集总元件参与匹配,减小了芯片的面积。仿真结果表明,在目标频段内,增益大于28 dB,饱和输出功率约为38 dBm,饱和附加效率(PAE)为63%,7 dB回退处的效率达到43%。     

31~38 GHz宽带高效率GaAs中功率放大器芯片

为实现毫米波放大器芯片的宽带、高增益和高效率,基于GaAs pHEMT工艺实现高增益,采用四级级联拓扑结构拓展带宽,利用电流复用结构降低直流功耗,采用T型电抗匹配技术实现最佳输出功率和效率匹配,成功实现了一款31~38 GHz频段的毫米波宽带高效率功率放大器芯片。测试结果表明,该功率放大器芯片在31~38 GHz宽带范围内,线性增益为26~29 dB,饱和输出功率为21.5 dBm,动态电流低于100 mA,饱和效率≥37%,在32~35 GHz内最高效率达45%。     

Area-Efficient 60 GHz +18.9 dBm Power Amplifier with On-Chip Four-Way Parallel Power Combiner in 65-nm CMOS

This paper presents a compact 60-GHz power amplifier utilizing a four-way on-chip parallel power combiner and splitter. The proposed topology provides the capability of combining the output power of four individual power amplifier cores in a compact die area. Each power amplifier core consists of a three-stage common-source amplifier with transformer-coupled impedance matching networks. Fabricated in 65-nm CMOS process, the measured gain of the 0.19-mm² power amplifier at 60 GHz is 18.8 and 15 dB utilizing 1.4 and 1.0 V supply. Three-decibel band width of 4 GHz and P_1dB of 16.9 dBm is measured while consuming 424 mW from a 1.4-V supply. A maximum saturated output power of 18.3 dBm is measured with the 15.9% peak power added efficiency at 60 GHz. The measured insertion loss is 1.9 dB at 60 GHz. The proposed power amplifier achieves the highest power density (power/area) compared to the reported 60-GHz CMOS power amplifiers in 65 nm or older CMOS technologies.     

1～4GHz 80W GaN超宽带功率放大器

基于南京电子器件研究所0.25μmGaN HEMT工艺平台,设计了一款工作频率为1~4GHz,连续波输出功率大于80W的超宽带功率放大器.放大器采用低通L-C匹配网络实现管芯输入输出阻抗到实阻抗的变换;并利用切比雪夫变换器结构实现超宽带匹配;以单路输入输出端口匹配到100Ω后,两路直接电路合成到50Ω的方法实现了大功率超宽带功放的功率合成.放大器偏置电压32V,静态电流0.4A.测试结果显示,在1~4GHz带宽内,放大器连续波输出功率大于49.05dBm （80.3W）,最高输出功率为50.6dBm （114.8W）,饱和功率增益大于9dB,功率平坦度小于±0.8dB,最大漏极效率为62.5%.     

一种输出匹配可调的、高线性度宽带功率放大器

采用自适应偏置技术和有源电感实现了一款输出匹配可调的、高线性度宽带功率放大器(PA)。自适应偏置技术抑制了功放管直流工作点的漂移,提高了PA的线性度。有源电感参与输出匹配,实现了输出匹配可调谐,该策略可调整因工艺偏差、封装寄生造成的输出匹配退化。利用软件ADS对电路进行验证,结果表明,在4 GHz频率下,输入1dB压缩点(Pin 1dB)为-7dBm,输出1dB压缩点(Pout 1dB)为11dBm,功率附加效率(PAE)为8.7%。在3.1GHz~4.8 GHz频段内,增益为(20.3±1.1)d B,输入、输出的回波损耗均小于-10dB。     

基于GaAs PHEMT工艺的60~90GHz功率放大器MMIC

研制了一款60~90 GHz功率放大器单片微波集成电路(MMIC),该MMIC采用平衡式放大结构,在较宽的频带内获得了平坦的增益、较高的输出功率及良好的输入输出驻波比(VSWR)。采用GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)标准工艺进行了流片,在片测试结果表明,在栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,功率放大器MMIC的小信号增益大于13 dB,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,功率放大器的小信号增益均大于15 dB。载体测试结果表明,栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,该功率放大器MMIC饱和输出功率大于17.5 dBm,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,其饱和输出功率可达到20 dBm。该功率放大器MMIC尺寸为5.25 mm×2.10 mm。     

基于PIN开关的可重构双波段功率放大器设计

为满足5G通信中多标准、多模式系统对功率放大器的需求,提出了一种新型的可重构双波段匹配电路结构.首先,在输出匹配网络中加入分布式PIN开关,通过开关的闭合与断开实现两个双波段输出匹配电路的良好匹配;然后,基于带通滤波器理论设计的宽带输入匹配网络,能够实现1.5～2.5 GHz频段内的良好匹配.为验证方法的有效性,采用C...     

应用于C-X-Ku波段的宽带功率放大器

采用0.25μm AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT工艺技术,研制出了6～18GHz三级MMIC全匹配宽带功率放大器单片.在6～18GHz的工作频率下,放大器的平均功率增益为19dB,输出功率大于33.3dBm,在10GHz处有最大输出功率34.7dBm,输入回波损耗S11低于-10dB,输出回波损耗S22低于-6dB.与报道的C-X-Ku频段宽带功率放大器相比,有较好的功率平坦度.     

基于接地式开关的三波段可重构功率放大器的设计

采用基于接地式开关的单频可重构阻抗变换网络,设计了一款可以工作在三个波段的可重构功率放大器。与其他可重构功率放大器相比,该功放输出匹配电路的设计复杂度相对较低,对各个工作频率的跨度要求很小,同时有效节约了频谱资源。为了验证方案的可行性,采用型号为CGH40010F 的GaN 晶体管设计了一款工作在1.75 GHz、2.1 GHz 和2.6 GHz 的可重构功率放大器,制作实物并进行测试。测试结果表明该结构使功放在工作的三个频段上具有良好的输出功率、效率及增益,各个频段之间的切换更加方便。