一种F类宽禁带高效功率放大器的设计

F类功率放大器是一种新型高效率放大器。可用于雷达、通信和电子对抗等领域的末级功率放大器,是现代电子设备高效率、高功率和小型化功率放大器的重要途径。分析了其工作原理和设计方法,并设计了一款S波段高效F类功率放大器,输出功率大于10 W,实际效率达到75%,增益大约12 dB,实测结果验证了仿真设计的有效性。     

一种GaN宽禁带功率放大器的设计

氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料的典型代表之一,由于其宽带隙、高击穿电场强度等特点,被认为是高频功率半导体器件的理想材料。为研究GaN功率放大器的特点,基于Agilent ADS仿真软件,利用负载／源牵引方法设计制作了一种Si波段GaN宽禁带功率放大器（10W）。详细说明了设计步骤并对放大器进行了测试,数据表明放大器在2．3～2．4GHz范围内可实现功率超过15W,附加效率超过67％的输出。实验结果证实,GaN功率放大器具有高增益、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。     

微带线碳化硅E类功率放大器设计

SiC MESFET由于其高击穿电压和低输出电容,适合用于设计E类功率放大器.设计了一种结构简单的微带线拓扑E类负载网络,可以匹配至标准电阻,且抑制高至5阶的谐波.用ADS软件进行电路仿真,在2.14 GHz频率点下,峰值功率附加效率(PAE)为70.5%,漏极效率可达80%,功率增益约为10 dB.     

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。     

SiC宽禁带功率放大器的设计与实践

介绍了SiC宽禁带功率器件的特性,与Si功率器件相比,该器件在输出功率、功率密度、工作频率、工作带宽、环境适应性、抗辐射能力等方面有卓越的性能.利用SiC宽禁带功率器件设计制作了L波段100W功率放大器.对SiC宽禁带功率放大器进行性能测试和环境实验,分析了SiC宽禁带功率器件的性能特点和优势.SiC宽禁带功率器件有利于提高功率放大器的工作带宽,改善功率放大器的环境适应性.     

一种设计宽带高效E类功率放大器的方法——"参数补偿压缩法"

本文首先分析了E类放大器负载网络的参数特性,提出了"参数补偿压缩法"的原理和改进型宽带负载网络.并且借助于电路优化设计理论实际制作出工作于30~90MHz、输出功率为7.6~10.2W、总效率为72%~84%功放电路,实验表明,测试结果与理论计算基本相符.     

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.     

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。     

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.     

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%。     

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GaN HEMT 多倍频程高效率功率放大器设计

使用GaN HEMT 功率器件,设计了一款多倍频程高效率功率放大器。利用负载牵引技术分析输入功率、偏置电压、工作频率对功率器件输出阻抗的影响,从而寻找出满足宽带性能的最优阻抗区域;输入、输出匹配网络采用了切比雪夫多节阻抗变换器的综合设计方法,很好地拓展了匹配网络的带宽性能,从而实现了0. 8 ~4. 0 GHz(相对带宽133%)多倍频程高效率功率放大器电路。连续波大信号测试结果表明:在0. 8 ~ 4. 0 GHz 的频率范围内输出功率为39. 5 ~42. 9 dBm,漏极效率为54. 20% ~73. 73%,增益为9. 4 ~12. 0 dB。在中心频率2. 4 GHz 未利用线性化技术的情况下使用5 MHz WCDMA 调制信号测试得到邻近信道泄漏比(ACLR)为-27. 2 dBc。设计的工作频率能够覆盖目前主要的无线通信系统GSM900M、WCDMA、DCS1800 LTE、PCS1900 LTE、3. 5GHz WiMAX 以及下一代移动通信系统(5G)等。     

基于GaN HEMT 器件的宽带高效功率放大器

介绍一种宽带高效放大器设计方法,并基于GaN HEMT器件研制了宽带高效功率放大器。采用源牵引和负载牵引方法获得适应宽带条件的最佳源阻抗和负载阻抗,然后综合宽带匹配网络并实现测试电路设计。实测结果表明,该放大器在0.9～2.7GHz工作频带范围内,放大器输出功率均大于10W,工作效率在51%～72%之间,增益大于13dB。为改善放大器线性度指标,采用商用预失真芯片搭建简单的预失真电路对放大器进行线性化校正,并给出了详细的测试结果。