基于GaN HEMT的高效率Doherty功率放大器设计

通过分析传统Doherty功放的负载调制网络存在的带宽限制和晶体管输出电容对于效率的影响问题。利用改善阻抗变换比和补偿载波功放晶体管的输出电容的方法提出一种新型负载调制网络,使用GaN HEMT晶体管并基于此网络设计完成了一款高效率的Doherty功率放大器。该Doherty功率放大器采用不等分结构设计。此外,采用阶跃式阻抗匹配方法设计主辅功放的输入输出匹配网络来拓展Doherty功放的工作带宽。测试结果显示,在2.8~3.2 GHz频段内,饱和输出功率达到45 dBm,饱和漏极效率65%~73.18%。功率回退6 dB时,漏极效率在45%~50%之间,功率回退9 dB时,漏极效率在38.94%~44.68%之间。     

并发双波段可重构功率放大器仿真设计

采用分布式PIN开关和并发双波段阻抗变换网络,实现了一种可重构高效率多波段功率放大器。与其他可重构放大器相比,该功率放大器降低了输出匹配电路的设计复杂度和开关对匹配电路的影响,有效节约了频谱资源,电路结构简单。双扇形开路微带线的使用拓展了高输入阻抗偏置电路的带宽。在进行匹配电路设计时,考虑了晶体管的寄生参数。仿真结果表明,该功率放大器具有高输出效率和良好的增益平坦度,验证了该方案的可行性。     

海事卫星通信海上宽带系统终端天线的设计

提出了一种应用于海事卫星通信海上宽带系统终端的圆极化叠层微带天线,该天线选用廉价FR4板、空气介质和对角线切角的正方形贴片组成叠层结构,采用不等功率四馈电技术激励主辐射贴片,展宽了天线的阻抗带宽和轴比带宽。文中给出了设计思路,并利用电磁仿真软件HFSS分析了天线性能,仿真与测试结果吻合良好。结果表明:天线具有良好的性能,VSWR≤1.5的阻抗带宽测量值达23.4%(1453～1838MHz),轴比小于3dB的圆极化带宽仿真值达25.6%(1360～1760MHz)。在海事卫星工作频段内VSWR小于1.2,轴比小于1.5dB,增益大于9dBi。所设计的天线满足Fleet Broadband系统FB150业务的需求。     

宽带圆极化整流天线的研究与设计

针对空间微弱射频能量收集,提出了一种宽带圆极化整流天线,其主要由射频能量接收天线和多频整流电路构成.为了获得宽频带特性,接收天线的辐射贴片采用对数周期交叉偶极子.同时,两对交叉偶极子均由环形的90°相位延迟线连接,且相互正交,从而实现天线的圆极化特性.多频整流电路由两个单阶电压倍压整流电路并联而成,为了提高整流电路的性能和效率,引入了具有两个枝节的新型阻抗匹配电路.仿真结果表明:接收天线的阻抗带宽和3 dB轴比带宽分别为1 100 MHz和350 MHz;多频整流电路的功率灵敏度达到-35 dBm,最大RF-DC整体转换效率可达76.5%.在辐射强度为6.02 μT,负载电阻为700 Ω时,测得整流天线负载端的输出电压约为139 mV,因此该整流天线适用于低功率射频能量收集应用.     

具有n埋层pSOI三明治结构的射频功率LDMOS的输出特性

提出了具有n埋层pSOI三明治结构的射频功率LDMOS器件.漏至衬底寄生电容是影响射频功率LDMOS器件输出特性的重要因素之一,寄生电容越小,输出特性越好.分析表明n埋层pSOI三明治结构的射频功率LDMOS漏至衬底的结电容比常规射频功率LDMOS和n埋层pSOI射频功率LDMOS分别降低46.6%和11.5%.该结构器件IdB压缩点处的输出功率比常规LDMOS和n埋层pSOI LDMOS分别提高188%和10.6%,附加功率效率从n埋层pSOI LDMOS的37.3%增加到38.3%.同时该结构器件的耐压比常规LDMOS提高了约11%.     

小型化缝隙加载圆极化及宽带微带贴片天线设计

提出了一种十字形缝隙加载的小型宽带及圆极化微带贴片天线的设计方法。该天线通过在方形贴片上加载一个大尺寸的十字形缝隙实现天线的尺寸缩减,介质基片采用由FR4和空气层组成的层叠结构,在缝隙中嵌入L型枝节,只需通过调整枝节上同轴线馈电点的位置来获得圆极化或宽带阻抗匹配。ANSYS HFSS仿真分析表明,天线的圆极化带宽（AR≤3 dB）为1.7%,阻抗带宽（VSWR≤2）为5.8%,天线在宽带范围内具有稳定的增益,峰值增益为7.8 dB,同时贴片面积缩减了52.3%。改变馈电点的位置可调节两个谐振频率使天线阻抗带宽达到9.4%,比传统的微带贴片天线阻抗带宽提高了114%。     

具有n埋层pSOI三明治结构的射频功率LDMOS的输出特性

提出了具有n埋层pSOI三明治结构的射频功率LDMOS器件. 漏至衬底寄生电容是影响射频功率LDMOS器件输出特性的重要因素之一,寄生电容越小,输出特性越好. 分析表明n埋层pSOI三明治结构的射频功率LDMOS漏至衬底的结电容比常规射频功率LDMOS和n埋层pSOI射频功率LDMOS分别降低46.6%和11.5%. 该结构器件1dB压缩点处的输出功率比常规LDMOS和n埋层pSOI LDMOS分别提高188%和10.6%,附加功率效率从n埋层pSOI LDMOS的37.3%增加到38.3%. 同时该结构器件的耐压比常规LDMOS提高了约11%.     

n埋层PSOI结构射频功率LDMOS的输出特性

提出了具有n埋层PSOI(部分SOI)结构的射频功率LDMOS器件.射频功率LDMOS的寄生电容直接影响器件的输出特性.具有n埋层结构的PSOI射频LDMOS,其Ⅰ层下的耗尽层宽度增大,输出电容减小,漏至衬底的结电容比常规LDMOS和PSOI LDMOS分别降低39.1%和26.5%.1dB压缩点处的输出功率以及功率增益比PSOI LDMOS分别提高62%和11.6%,附加功率效率从34.1%增加到37.3%.该结构器件的耐压比体硅LDMOS提高了14%.     

超宽带高功率Vlasov天线设计

主要研究了一种超宽带高功率Vlasov 天线,通过将圆波导端面斜切,改善了天线的辐射性能。进一步,讨论 了该天线的组阵问题,给出了天线阵列的辐射方向性图和回波损耗。此Vlasov 天线具有结构简单,功率容量大,宽频 带的特点,将会在高功率脉冲辐射等领域具有广阔的应用前景。     

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.     

基于新型输出结构的宽带高效率功率放大器

提出一种具有新型匹配网络的宽带高效率功率放大器,以及利用开路扇形微带线构成的紧凑型输出匹配网络,并给出了阻抗推导过程。该输出匹配网络在一定带宽条件下能满足晶体管的高效率所对应的阻抗设计空间要求。为了进一步拓展带宽,采用阶跃式阻抗匹配方法设计输入匹配网络。通过理论分析与仿真,最后设计并制作了一款频段为1~3.1 GHz的宽带高效率J类功率放大器。测试结果表明,在该频段内漏极效率为61.4%~70.2%,输出功率为39.3~41.7 dBm,增益为9.3~11.7 dB。     

适合容性负载的高压大功率放大器

设计了一种适合压电陶瓷等容性负载的双极性可调高压大功率线性放大器,它由简单低廉的低压运算放大器、基于功率场效应管(MOSFET)的功率放大级组成主回路,通过电压负反馈构成闭环控制。对电路中各环节的特性进行了分析,并讨论了放大器的性能。该高压放大器在驱动等效电容为60nF的压电陶瓷时,单端到地输出电压为一600～ 600V,电压增益42dB,大信号带宽800Hz,小信号带宽7kHz,充放电电流可达200mA,静态电流可达1．4mA。实验与分析表明,高压直流放大器采用功率场效应管和电压闭环控制后,可拓展放大器通频带,提高放大器输出能力和长时间稳定性。     

Bandwidth Enhancement of Circularly Polarized Dielectric Resonator Antenna

Axial‐ratio (AR) bandwidth enhancement is achieved for a circularly polarized (CP) cylindrical dielectric resonator antenna (DRA) using a wideband hybrid coupler (WHC) combined with dual probe feed. The presented WHC, comprised of a Wilkinson power divider and a wideband 90° shifter, delivers good characteristics in terms of 3 dB power splitting and consistent 90° (±5°) phase shifting over a wide bandwidth. In turn, the proposed CP DRA, for the employment of the WHC, in place of conventional designs, provides a significant enhancement on AR bandwidth and impedance matching. The antenna prototype with the WHC exhibits a 3 dB AR bandwidth of 48.66%, an impedance bandwidth of 52.5% for voltage standing wave ratio (VSWR) ≤ 2, and a bandwidth of 44.66% for a gain of no less than 3 dBi. Experiments demonstrate that the proposed WHC is suitable for broadband CP DRA design.     

准 单片连续B / J 类Doherty 功率放大器研制

文中采用准单片工艺研制了两级连续B/ J 类Doherty 功率放大器。采用非对称Doherty 架构,分析当 载波功放的阻抗逆变网络出现失配时,峰值功放非无穷输出阻抗对载波功放负载的影响,扩展了连续B/ J 类Doherty 功放的阻抗设计空间,在保持高回退效率的同时拓展带宽。该设计方法无需提取管芯的封装参数,摆脱对特定管芯 的依赖,更具有普遍性。测试结果表明,采用准单片工艺的2. 3~2. 7 GHz 频段连续B/ J 类Doherty 功率放大器输出 功率大于35 dBm,回退8 dB 漏极效率大于36%。     

T型甚低频多调谐发射天线电容与电感研究

甚低频天线理论认为,采用多调谐方式,T型甚低频多调谐天线可以基本按比例增加天线电容,在实际工程中常用五组或六组天线.本文利用甚低频天线输入电抗的实测值,计算了在不同频率下天线所呈现的等效电容和等效电感,研究了T型甚低频发射天线的等效电容、电感、功率容量与天线组数及频率之间的关系.研究结果表明T型甚低频多调谐天线的组数过...     

A wideband high gain dielectric resonator antenna for RF energy harvesting application

A novel high gain and broadband hybrid dielectric resonator antenna (DRA) is designed and experimentally validated. To obtain the wide impedance bandwidth, the proposed antenna geometry combines the dielectric resonator antenna and an underlying slot with a narrow rectangular notch, which effectively broadens the impedance bandwidth by merging the resonances of the slot and DRA. An inverted T-shaped feed line is used to excite both antennas, simultaneously. It supports amalgamation of different resonant modes of the both, DRA and slot antenna. The measured results show that the proposed antenna offers an impedance bandwidth of 120% from 1.67 to 6.7 GHz. The antenna gain is next enhanced by a reflector placed below the antenna at an optimum distance. On engineering the height and dimension of this reflector the antenna gain is improved from 2.2 dBi to 8.7 dBi at 1.7 GHz. Finally, antenna operation is attested experimentally with a rectifier circuit in the frequency range of 1.8–3.6 GHz, where various strong radio signals are freely available for RF energy harvesting. The measured maximum efficiency of the rectifier and rectenna circuit were found to be 74.4% and 61.4%, respectively.     

超宽带大功率合成器设计北大核心CSCD

在80 MHz~1 GHz频段,单个功率管输出功率能达到100 W以上,为研制输出功率400 W的功率放大器,文中设计了四路功率合成器。该合成器需要实现功率容量大、工作频带宽、体积小的设计目标。在功率容量方面,文中采用悬置带状线结构,其功率容量远远大于微带线结构;在工作频带方面,采用切比雪夫九节阻抗变换器,将工作带宽拓宽为80 MHz~1 GHz;在体积方面,文中合成器的功率合成部分采用Y型节级联实现四路功率合成,阻抗变换部分采用切比雪夫阻抗变换器进行阻抗变换,该结构相较于磁环巴伦功率合成器,不但具有损耗小、平坦度高的优点,而且通过将阻抗变换器设计成曲折的形状,进一步缩小了合成器体积。仿真与实测结果显示该合成器在80 MHz~1 GHz范围内还具有较高的平坦度,合成效率可达90%以上。     

基于CMOS工艺的高效，高耐用性RF LDMOS器件

Two types of RF LDMOS devices, specified for application in the driver stage and output stage of a power amplifier, are designed based on a modified CMOS process. By optimizing the layout and process, the output capacitance per unit of gate width is as low as 225 fF/mm. The driver stage and output stage devices achieve an output power of 44 W with a PAE of 82% and 230 W with a PAE of 72.3%, respectively(P3dB compression) at 1 GHz. Both devices are capable of withstanding extremely severe ruggedness tests without any performance degradation. These tests are 3-5 dB overdrive, 10:1 voltage standing wave ratio mismatch load through all phase angles, and 40% drain overvoltage elevation at a working point of P3dB.     

6‐GHz‐to‐18‐GHz AlGaN/GaN Cascaded Nonuniform Distributed Power Amplifier MMIC Using Load Modulation of Increased Series Gate Capacitance

A 6‐GHz‐to‐18‐GHz monolithic nonuniform distributed power amplifier has been designed using the load modulation of increased series gate capacitance. This amplifier was implemented using a 0.25‐μm AlGaN/GaN HEMT process on a SiC substrate. With the proposed load modulation, we enhanced the amplifier's simulated performance by 4.8 dB in output power, and by 13.1% in power‐added efficiency (PAE) at the upper limit of the bandwidth, compared with an amplifier with uniform gate coupling capacitors. Under the pulse‐mode condition of a 100‐μs pulse period and a 10% duty cycle, the fabricated power amplifier showed a saturated output power of 39.5 dBm (9 W) to 40.4 dBm (11 W) with an associated PAE of 17% to 22%, and input/output return losses of more than 10 dB within 6 GHz to 18 GHz.     

L波段高效率射频功率放大器的设计与仿真

射频功率放大器是无线通信系统中的重要组成部分,其工作效率直接影响着整个系统的耗能、稳定度和对电源散热装置的要求,提高射频功率放大器的效率,能够节约能源,降低功耗,因此实现射频功率放大器的高效率工作是目前射频功率放大器领域的热点问题之一。本文选用Freescale晶体管MW6S004N,借助ADS2013软件,采用负载牵引技术和源牵引技术得到最佳负载阻抗和最佳源阻抗,并用Smith圆图进行电路的匹配设计,对射频功率放大器进行了仿真和优化。仿真结果表明,在频率为1960MHz的L波段,输入功率为21d Bm时,射频功率放大器的输出功率大于36d Bm,功率附加效率大于50%。这种高效率射频功率放大器适用于WCDMA基站,对基站中高效率功率放大器的设计有着重要的参考价值。