射频功率放大器前馈线性化技术研究

在移动通信等领域,功率放大器的性能是决定整个通信系统性能的关键因素。而功率放大器的高线性度尤为关键。在设计射频功率放大器时,通常采用前馈技术实现高线性的要求。介绍了功率放大器前馈线性化技术的基本原理,利用该技术设计了一个线性功率放大器,并对电路提出改进方案。实验表明,该设计实现了功率放大器高线性,大功率输出的要求,该技术对改善功放的线性度有一定的效果。     

改善增益平坦度的新型InGaP/GaAs HBT功率放大器单片设计

介绍了一款应用于3GHz通信的基于改进增益平坦度的功率放大器设计,其由商用InGaP/GaAs异质结双极性晶体管(HBT)工艺制作.为了以简单方式改善增益平坦度,除了耦合旁路电容以及射频扼流圈外,在实际电路中没有加入额外部件.其测量线性增益为23dB,大信号增益平坦度为±0.25dB,非常贴近仿真和日标值.此两级功放400MHz带宽下的输出线性功率为31dBm,增益附加效率为44%.本电路通过良好的失真补偿电路和扼流圈模型的使用,成功地改善了增益平坦度.     

改善增益平坦度的新型InGaP/GaAs HBT功率放大器单片设计

介绍了一款应用于3GHz通信的基于改进增益平坦度的功率放大器设计,其由商用InGaP/GaAs异质结双极性晶体管(HBT)工艺制作.为了以简单方式改善增益平坦度,除了耦合旁路电容以及射频扼流圈外,在实际电路中没有加入额外部件.其测量线性增益为23dB,大信号增益平坦度为±0.25dB,非常贴近仿真和日标值.此两级功放400MHz带宽下的输出线性功率为31dBm,增益附加效率为44%.本电路通过良好的失真补偿电路和扼流圈模型的使用,成功地改善了增益平坦度.     

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.     

大输出摆幅的多级功率放大器及其频率补偿

本文对平衡传输(BTL)功率驱动电路中功率放大器的输出级进行了改进设计,输出摆幅明显改善,在5V的电源电压下,功率放大器的输出摆幅提高了2 3%.因该功率放大器是多级的,通常驱动的是电感负载,频率补偿时本文采用网巢密勒补偿(NMC)和简单密勒补偿相结合的方式.在总补偿电容为7pF及0.6 μm的BCD工艺条件下,得到了大于95dB的增益值,大于70度的相位裕度,大于2MHZ的增益带宽和0.43V输出摆幅下限.     

一种应用于超高频RFID的自干扰抵消电路

提出了一种应用于超高频RFID的集成自干扰抵消电路,它主要由一个6位有源移相器、一个3位可控增益功率放大器和缓冲器组成。有源移相器采用可降位的编码方式,简化了数字逻辑。可控增益功率放大器通过采用电容补偿技术和偏置点的优化选取来提高线性度。该自干扰抵消电路在130 nm CMOS工艺下实现,采用1.5 V和3.3 V双电源供电。后仿真结果显示,针对8 dBm的自干扰信号,该电路在840~940 MHz带宽内的自干扰抑制比大于28 dB。     

基于电容倍增的LDO设计

本文设计了一种低静态电流、高稳定性的低压降线性稳压器,为了减小补偿电容值,及控制频率响应中尖峰的位置,本文采用了电容倍增技术进行频率补偿,并给出了稳定性的理论推导。该LDO在负载电流0.1mA和150mA时都具有较好的相位裕度。电路采用XFAB 0.6um CMOS工艺模型,最终设计的LDO电路静态功耗17uA。使用10uF的负载电容,在负载电流变化率为770mA/100us时,最大过冲为12.2mV（0.7%）。     

一款用于5G功率放大器的分段线性温度补偿偏置电路

实现了一款用于功率放大器的具有温度补偿特性的偏置电路,首先通过正温度系数(PTAT)电流与负温度系数(NTAT)电流对功率放大器所需的偏置电流进行线性温度补偿,然后在线性补偿的基础上引入分段设计,实现分段线性温度补偿,保证全温范围内功率放大器增益线性化。同时通过分段电流舵型DAC灵活调整偏置电流的大小,将功率放大器偏置在合适工作点的同时降低开关噪声。该偏置电路采用Jazz 0.18μm SOI工艺实现。测试结果表明:在-30～30℃温度区间内,电流补偿斜率为14.9%;在30～90℃温度区间内,电流补偿斜率为29.6%,电流斜率的精度均在1.5%以内;室温下偏置电流的线性调整率为1.4%,输出偏置电流在20.2～1 022.0μA范围内可调。采用该偏置电路的一款功率放大器输出功率典型值为28 dBm,误差矢量幅度(EVM)在-30～90℃温度区间内小于3%。     

1.6 MHz降压型DC-DC转换器中的斜率补偿设计

PWM电流模控制方式在DC-DC转换器设计电路中得到了广泛应用,也带来了斜率补偿问题.讨论了降压型DC-DC转换器中斜率补偿技术的原理,分析了传统的线性补偿技术并详细介绍了一种改进的分段线性补偿电路,给出了在1.6 MHz降压转换器中的实际应用电路.电路基于CSMC 0.5 μm CMOS工艺设计,通过Cadence Spectre仿真验证,该斜坡补偿电路有效解决了子谐波振荡以及过补偿问题.     

基于Doherty技术的高效率小型化LTE线性功放设计

设计了一款基于2.4mm栅宽的GaN HEMT工艺的对称型长期演进(LTE)线性Doherty功率放大器。通过使用陶瓷片Lange定向耦合器作为功率分配器并使用陶瓷片电容和微带作为匹配网络代替传统的PCB微带匹配网络,减小了电路面积。阐述了Doherty放大电路的基本原理,制作了电路实物并进行测试。在3.4~3.6GHz频段范围内,该功率放大器的饱和功率45.2dBm,饱和效率60.0%,回退8dB时效率为52.1%,线性增益为16.8dB;输入80MHz带宽LTE信号,在回退8dB时经过数字预失真(DPD)算法优化后邻信道功率比(ACPR)为-38.3dBc;功率放大器匹配部分尺寸为9mm×4mm。     

A capacitance-compensation technique for improved linearity in CMOS class-AB power amplifiers

A nonlinear capacitance-compensation technique is developed to help improve the linearity of CMOS class-AB power amplifiers. The method involves placing a PMOS device alongside the NMOS device that works as the amplifying unit, such that the overall capacitance seen at the amplifier input is a constant, thus improving linearity. The technique is developed with the help of computer simulations and Volterra analysis. A prototype two-stage amplifier employing the scheme is fabricated using a 0.5-/spl mu/m CMOS process, and the measurements show that an improvement of approximately 8 dB in both two-tone intermodulation distortion (IM3) and adjacent-channel leakage power (ACP1) is obtained for a wide range of output power. The linearized amplifier exhibits an ACP1 of -35 dBc at the designed output power of 24 dBm, with a power-added efficiency of 29% and a gain of 23.9 dB, demonstrating the potential utility of the design approach for 3GPP WCDMA applications.     

基于EFJ模式的宽带高效率Doherty功率放大器设计

将EFJ模式功率放大器应用于Doherty功率放大器的载波功率放大器,利用EFJ类功率放大器的阻抗特性改善了Doherty功率放大器的带宽。此外,还引入后谐波控制网络来提高Doherty功率放大器的效率。功放的输入匹配电路采用阶跃式阻抗匹配来进一步拓展工作带宽。使用CGH40010F GaN 晶体管设计并加工完成了一款宽带高效率Doherty功率放大器。测试结果显示,在3.2~3.7GHz 频段内,饱和输出功率达到43dBm,饱和漏极效率60%~72.5%,增益大于10dB。功率回退6dB时,漏极效率40%~48.5%。     

Linearization of CMOS Broadband Power Amplifiers Through Combined Multigated Transistors and Capacitance Compensation

We present the development of a device-level linearization technique and its applications in broadband power amplifiers (PAs). The proposed topology firstly combines derivative transconductance superposition method and gate capacitance compensation technique, and creates a "sweet region" for suppressing third-order intermodulation (IM3) without the penalty of large power consumption. The effectiveness of the proposed technique has been demonstrated through a fully integrated distributed amplifier. The experimental results in 0.18-mum RF CMOS technology show that IM3 is improved by 11 dB. The achievable power-added efficiency is up to 25%, which is the highest among the broadband CMOS PAs reported thus far. The amplifier achieves a measured 3-dB bandwidth of 3.7-8.8 GHz, and a gain of 8.24 dB. The amplifier only consumes 154-mW dc power, and the measured saturation power (P_sat) is 19 dBm.     

射频模拟预失真器的研究与设计

利用小信号BJT放大器的非线性特性设计了一个有源模拟预失真器.通过调整小信号放大器的偏置状态和对失真信号的提取控制,使功放的三阶互调失真得到了明显的改善.双音实测数据表明,该预失真器使一个GSM基站功放在5 dB功率回退点附近的三阶互调失真改善了18 dB左右,与传统的射频预失真器相比,该预失真器对功放三阶互调失真的改善度提高了10 dB左右.     

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。     

基于负载牵引技术的射频功率放大器设计

本文描述了微波电路中基于负载牵引技术的WLAN功率放大器的设计方法。笔者采用CMOS工艺设计了两级差分放大电路,并对该差分放大电路进行负载牵引。在此基础上,我们设计了输入输出匹配网络,最后使用ADS软件进行整体仿真。结果表明,在1．8V电源电压下,放大器增益为29dB,1dB压缩点的输出功率为18．3dBm,功率附加效率为16．8％,满足系统指标要求。     

宽带高隔离度功率分配器的设计

在固态毫米波功率放大器设计中,单片MMIC 输出功率较小,提高系统功率的有效方法是采用功率合成技术,目前的功率合成技术存在的设计难点是提高各分配支路间的隔离度。本文基于对传统魔T 的分析和改进,提出了一种高隔离度的3 dB 功率分配结构。经实验测试,运用该结构设计的功率分配器,在29.3-39.3GHz 的频带内两等分支路之间的隔离度可高达-42dB,两支路的不平衡度低于0.1dB,插入损耗优于-0.25dB,很好地满足了实际应用的要求。     

前馈技术在改善功率放大器线性中的应用

推导并分析了存在增益和相位跟踪等误差情况下,功率放大器前馈技术对三阶线性失真的改善情况,并从原理上论述了前馈技术的工作原理.前馈技术一般可将三阶互调降低10～30 dB,在新一代的抗干扰跳/扩频电台中有广泛应用.     

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2 μm InGaP/GaAs HBT晶体管工艺成功流片,测试结果表明,与普...     

An Improved-Linearity,Single-Stage Variable-Gain Amplifier Using Current Squarer for Wider Gain Range

A novel single-stage variable-gain amplifier (VGA) based on transconductance \(g_{m}\)-ratio amplifier is analyzed and designed with wider linear-in-dB gain range and improved linearity. The variable-gain amplifier proposed here consists of an exponential control block, a current squarer and an amplifier block with both input and load degeneration. With the help of current squarer which gets square function of the output current from exponential control block, the VGA achieves the maximum linear gain range in single stage. Current squarer is proposed, which is designed with compensation technique to minimize the second-order effect caused by carrier mobility reduction in short channel MOSFET. To avoid the poor linearity performance of the \(g_{{m}}\)-ratio amplifiers, the distortion is analyzed and the linearity is improved by applying input and load degenerating technique. At the same power consumption, the input 1 dB compression point can be improved by nearly 8.78 dB. Simulation results show that the VGA can provide a gain variation range of 64.09 dB (from \(-35.59\) to 28.5 dB) with a 3-dB bandwidth from 47 to 640 MHz. The circuit consumes the maximum power 3.5 mW from a 1.8-V supply.