基于宽禁带功率器件的F类放大器的研究与设计

F类射频功率放大器作为开关模式放大器的一种,其理想效率为100%。传统F类功率放大器的设计方法是利用输出端谐波抑制,在晶体管的漏极得到近似方波的电压信号和近似半正弦波的电流信号,以此提高放大器效率。文章通过研究电路的结构,在F类功率放大器的输入端加入谐波抑制电路,同时利用输入和输出谐波抑制匹配网络,能够更有效提高输出功率和功率附加效率;结合宽禁带功率器件,在S波段完成一款电路的设计,在3.45~3.55GHz频带内,输入激励为28dBm条件下,测试得到最大PAE能够达到78.3%,输出功率40.5dBm,实验结果和仿真结果基本吻合。     

输入端谐波抑制S波段高效率F类功率放大器的研究

传统的F类功率放大器设计方法是对其输出端进行谐波抑制,在输出端得到近似方波的电压信号和近似半正弦波的电流信号,以此提高放大器效率.新型高效率F类功率放大器在输入端加入谐波抑制电路,同时利用输入和输出谐波抑制匹配网络能够有效提高输出功率和功率附加效率;在S波段完成一款电路的设计并进行测试,在电路设计中采用新的负载牵引、源牵引仿真方法,实验结果和仿真结果非常吻合.在输入激励为28dBm条件下,测试结果表明,最大PAE能够达到75.4%,输出功率40.3dBm.     

微波功率放大器的小信号S参数设计方法

微波功率放大器设计需要大信号S参数,但大多数情况下,设计者只有小信号S参数和静态I-V曲线。文章提供了一种在此条件下进行设计的方法:即首先利用ADS软件,将功率管的小信号S参数制成S2P文件供仿真电路使用;再通过静态I-V曲线计算出输出负载阻抗,利用软件的优化功能将输出电路共扼匹配到本阻抗;对于输入电路,则按照最大增益的原则使源阻抗与输入阻抗共扼匹配;最终对整个电路进行优化,完成整个电路的设计。     

WCDMA直放站应用的线性化功率放大器

采用一种应用三阶交调信号发生器产生的交调信号反相对消掉功率放大器自身的交调分量改善功率放大器的线性度的射频预失真方法,设计和实现了应用于WCDMA直放站的预失真线性化功率放大器.实测结果表明,在2.11～2.17 GHz频带内,功率放大器在输入1MHz间隔的双音频信号条件下,输出功率42dBm,增益56dB,三阶交调失真比达到-70dBc,三阶交调改善量大于25dB.功放输入-14dBm的双载波WCDMA信号时,输出功率达到42dBm,相邻信道功率比(ACPR)达到-50dBc,改善量达到9dB.     

微波高线性功率放大器设计

微波功率放大器是移动通信系统中的关键器件．该文介绍用小信号法设计小灵通直放站高线性功率放大器的方法和过程，并给出一种简单有效的功率放大器偏置保护电路．应用CAD软件对电路进行仿真和优化，最后完成电路制作并给出了结果．测试结果为增益12dB，输出功率30dBm，三阶交调45dBc.     

基于功率合成器的北斗射频功率放大器设计

针对当前应用于北斗卫星系统的射频功率放大器的小功率、低效率、高成本等缺点,本文提出一种基于功分合路器的改进型三级级联射频功率放大器设计方案。利用负载牵引法对末级功率放大器进行设计,利用集总参数与分布参数相结合的技巧对微带低通滤波器进行设计,利用小信号S参数法对前置级放大器进行设计。通过详细的理论分析和仿真优化,结合射频硬件电路和结构的设计要求,实际制作并实现稳定高效的30 W射频功率放大器设计。该方案可使低供电电压的小功率射频器件实现较大功率输出,并较好地兼顾线性度和效率。     

基于ADS的LDMOS功率放大器设计与仿真

基于ADS(advanced design system)仿真平台,采用谐波平衡法设计LDMOS(laterally diffused metal oxide semiconductor)射频功率放大器.选择飞思卡尔公司的功率管MW6S004N,采用负载牵引和源牵引技术实现输入和输出端口的阻抗匹配,并采用电路原理图与版图协同仿真技术完成了放大器的设计.结果表明:基于负载牵引和源牵引的阻抗匹配技术可减小调试成本、缩短设计周期;采用谐波平衡法可加快仿真的速度,采用协同仿真方法可提高仿真结果的准确性.     

D类音频功率放大器中的死区控制电路设计

设计了一种用于D类音频功率放大器中产生死区时间的互锁电路,通过对功率管的输出状态进行检测,使得在每种状态下只有一个功率管导通,有效地防止了上下功率管的同时导通,从而减小了功率级的损耗,提高了放大器的效率.针对该互锁电路提出了一种死区时间设计方法,使得在有效抑制功率管导通的同时引入最小的失真,同时对引入死区时间所产生的影响做了详细分析.仿真结果表明:该互锁电路在输出信号的上升沿产生的死区时间为13.6 ns,在输出信号的下降沿产生的死区时间为15.5 ns.     

基于GaN器件的平衡式逆F类功率放大器的研究与设计

针对功率放大器效率低和输入输出端反射损耗较大的缺陷,采用平衡式结构研究了工作于2.6 GHz的逆F类功率放大器,并基于GaN器件CGH40010F设计该放大器验证电路。根据功放管输出寄生参数的等效网络,将负载阻抗转换到封装参考面上,在输出匹配电路中对二、三次谐波进行抑制处理。并且考虑栅源寄生电容对输入信号的影响,在输入拓扑结构中加入二次谐波抑制电路,进一步提高了放大器的效率。同时,在栅漏极偏置电路中,采用扇形微带线代替短路电容,使电路结构更为紧凑。经仿真优化,采用Rogers4350b板材制作该功放电路板。实测表明,饱和输出功率为42.32 dBm,最大漏极效率为77.91%,最大功率附加效率(power added efficiency, PAE)达到72.16%,输入输出驻波系数(voltage standing wave ratio, VSWR)均小于2。实测结果与仿真数据基本吻合,验证了设计方法的可行性。     

基于90 nm SOI CMOS工艺的24 GHz信号发生器

SOI CMOS工艺具有高的截止频率和良好的温度稳定性,能够满足微波毫米波雷达收发芯片在多种应用场景下的使用要求.采用90 nm SOI CMOS工艺,设计一种A类无输出阻抗匹配网络Stacked-FET功率放大器,改善了功率放大器的饱和输出功率和可靠性.基于此功率放大器设计并实现了一款24 GHz信号发生器电路.通过电磁场仿真分析研究了Dummy金属对片上螺旋电感性能的影响.经流片加工测试,结果表明,该信号发生器电路能够输出22.2～24.7 GHz的信号,平均输出功率为8.83 dBm,峰值输出功率为10.5 dBm.在偏1 MHz和10 MHz处压控振荡器的相位噪声分别为-91 dBc/Hz和-123 dBc/Hz.芯片面积为1.4 mm×1.4 mm.     

输入端谐波抑制的高效E类宽禁带功率放大器

文章提出对E类功率放大器进行谐波抑制的改进设计方法,有效利用输入端信号功率,从而提高功放的功率附加效率;分析了E类功率放大器的工作原理,结合新型宽禁带功率器件利用ADS软件进行了电路仿真设计,并对实际放大器电路进行了实际测试。结果表明,对输入端谐波抑制的改进可以使功率放大器在1.1～1.3GHz频段内输出功率保持在10W以上,功率附加效率达到了79.6%,比改进前E类功率放大器的效率有了明显的提高。     

应用于WLAN的SiGe射频功率放大器的设计

采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺,设计应用于无线局域网(WLAN)802.11b/g 2.4GHz频段范围内的AB类射频功率放大器.该放大器采用三级放大结构,偏置电路采用电流镜形式的自适应偏置控制电路,具有温度补偿和线性化作用.后仿真结果显示:1dB压缩点输出功率高达27.73dBm,功率增益为25.67dB,电路的S参数在2.4GHz频段内,输出匹配S22小于-10dB,S12小于-60dB.     

一种射频功率放大器预失真线性化技术

介绍一种用于改善射频功率放大器非线性失真的预失真技术,提出了一种平行式失真信号产生电路结构,给出了该电路的应用方式,并对其特性进行了分析,得出了计算机仿真结果.     

基于Volterra级数的RFPA特征模型及其仿真实验

主要运用Volterra级数理论分析射频功放(RFPA)器件工作在弱非线性条件下信号失真特性介绍了Volterra级数在非线性建模中的应用,推导了非线性传递函数的公式。在Advanced Design System 2006A软件的仿真环境下对射频功率放大器进行仿真,利用计算机仿真实现了在弱非线性条件下对任意频率输入时功率放大器的输出频谱估计。     

中子管射频离子源前端电路设计

设计了一套中子管用小功率射频离子源前端电路.该射频离子源前端电路主体由MC1648压控振荡器产生的信号源、功率放大器、耦合天线及阻抗匹配电路等部分组成.利用Smith圆图对前端电路主体进行了设计研究,结果实现了可产生稳定工作频率13.56MHz、最大输出功率为4 W的高频正弦波.     

基于Volterra级数的RFPA特征模型及其仿真实验

主要运用Volterra级数理论分析射频功放(RFPA)器件工作在弱非线性条件下信号失真特性.介绍了Vol-terra级数在非线性建模中的应用,推导了非线性传递函数的公式.在Advanced Design System 2006A软件的仿真环境下对射频功率放大器进行仿真,利用计算机仿真实现了在弱非线性条件下对任意频率输入时功率放大器的输出频谱估计.     

粒子群优化的RBF神经网络功放行为模型

研究功率放大器的非线性行为模型建模问题.功率放大器既呈现非线性,又呈现记忆效应,为了对具有记忆效应的非线性功率放大器进行精确的行为模型建模,提出了基于粒子群优化的RBF神经网络射频功放行为模型.利用freescale半导体晶体管MRF6S21140器件模型及设计的电路从ADS中导出输入输出数据,对射频功率放大器模型进行了仿真实现,得出了输出电压幅度的拟合曲线以及误差曲线.仿真结果表明:PSO-RBF射频功放模型能够获得较好的精度,能够很好的描述射频功率放大器的非线性和记忆效应,为有效解决精确建立射频功放行为建模的问题提供了参考方法.     

基于SiGe工艺的Ka波段瓦特级功率放大器芯片设计

提出了一种基于0.18 μm SiGe BiCMOS工艺的Ka波段功率放大器(PA),在25-30 GHz的频段内输出功率均达到瓦特级(30 dBm以上).该PA由驱动级与功率级放大器级联组成,两级均使用堆叠结构.其中,最后一级功率级电路采用两路功率合成的方法,所使用的功率合成网络为匹配网络的一部分.每级堆叠结构均采用最优级间匹配技术(相邻堆叠晶体管间匹配),使堆叠结构中每层晶体管达到最优负载阻抗,进而使堆叠结构达到最大输出功率.使用Agilent ADS软件进行PA性能仿真,版图仿真结果显示:工作在25-30 GHz的功率放大器最大输出功率为30.9 dBm,功率附加效率为22.9%,大信号功率-1 dB带宽为5 GHz(25-30 GHz),1 dB压缩点输出功率为28.5 dBm,大信号增益为22.7 dB.     

射频功率放大器与微带电路设计

功率放大器作为无线通信系统中核心部件,对于无线通信系统的通信质量有着突出的作用和影响,尤其是随着无线通信技术的发展以及移动通信用户数量的不断增加,进行功率放大器及其电路的设计研究,具有十分突出的作用意义和影响。本文将以射频功率放大器为例,在对于射频功率放大器的工作原理分析基础上,采用ADS软件进行射频功率放大器及其电路的设计分析,以促进射频功率放大器在无线通信领域中的推广应用。     

应用于WLAN的高效率F类功率放大器

为了提高在高速率信号传输下无线通讯发射系统中功率放大器的工作效率,提出了一种结构新颖的高效率F类功率放大器.通过计算机仿真与实验板调试相结合的方法确定了放大器的最佳漏极阻抗,根据F类放大器漏极电压和漏极电流是相位差为λ/4的方波和半正弦波的特性,通过仿真软件设计和优化,设计出的谐波滤波网络在输出谐波频点有良好的滤波性能.为了降低栅源电容对输入信号造成的失真,在输入端口加入短截线,提高了放大器的漏极效率.通过测试,功率放大器工作在2.4GHz时,在2dB增益压缩点的功率附加效率为67%,输出功率为30dBm.测试结果表明,该高效率功率放大器适合应用于WLAN无线通讯发射系统.