高效E类射频功率放大器的设计

E类射频功率放大器是一种新型高效率的放大器,理论效率可以达到100%,有广阔的发展前景.文章研究了E类RF放大器的电路结构、工作原理、存在的问题,以及解决的方法--差分和交叉耦合反馈结构,最后给出了E类放大器的实例.     

3.43 GHz SiGe BiCMOS功率放大器设计

采用AMS 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,设计了用于卫星通信用的3.33-3.53 GHz功率放大器.该功率放大器采用单端结构,工作于A类.在3.3 V电源电压下,功率放大器的功率增益为22.3 dB,输出1 dB压缩点为31.9 dBm,相应的功率附加效率为25.2%.仿真结果表明,该功率放大器具有良好的输入、输出匹配,工作稳定.     

S波段高效E类GaN HEMT功率放大器设计

为了解决E类功率放大器最大工作频率(fmax)受晶体管输出电容限制的问题,提出了一种新型的E类功率放大器输出匹配电路结构.该结构能够同时实现对晶体管在基波和谐波下的过剩输出电容进行补偿,一方面提升了E类功率放大器在高频工作时的效率,另一方面也降低了电路的复杂度和实现难度.利用所提出的方法,采用GaN HEMT器件,设计并实现了工作在2.5 GHz的E类功率放大器.测试结果表明,其最大功率附加效率(PAE)达到80%,饱和输出功率为40.1 d Bm.     

12GHz 高增益径向缝天线

研究了用于接收卫星直播电视的径向缝平面天线的分析和设计方法，以及该天线在Ｋｕ波段能够辐射线极化锐方向性波束。给出了旋转对称行波激励实现线极化的缝排列的方法。     

E类调谐功率放大器的功率合成

通过功率合成器将Ｅ类放大器的输出功率叠加起来,作为高效的大功率ＲＦ发射机的功率输出源;对Ｅ类放大器的工作特性和同相功率合成网络的隔离、合成特性进行了分析,在最佳工作条件下,导出了集电极电流、集电极 -发射极电压波形和负载网络参数;给出了千瓦级同相功率合成实用电路,为ＲＦ发射机的设计提供了参考依据。     

2.8～8.5 GHz全集成高增益低功耗超宽带低噪声放大器设计

为了在不增加功耗的前提下提高低噪声放大器的增益,本文通过引入电流复用技术,并将偏置管兼作放大管,设计出一款全集成高增益低功耗超宽带低噪声放大器。采用TSMC公司的0.18μm CMOS工艺和Cadence软件对本低噪声放大器电路进行前仿真和后仿真。仿真结果表明,在1.5V的电压供电下,整个电路的功耗(power consumption,PD)为11.7mW,在2.8~8.5GHz的频段内,噪声系数(noise figure,NF)为3.05~4.1dB,正向增益(S21)为18.2~19.9dB,输入回波损耗(S11)、输出回波损耗(S22)均小于-10dB,群延迟为130~320ps,在6GHz处,三阶交调点IIP3为-12.16dBm,达到了设计目标。该低噪声放大器具有高增益低功耗的特点,可用于对增益和功耗要求都较高的接收机中。     

D类功率放大器的设计

本系统以高效率D类功率放大器为核心，输出开关管采用高速VMOSFET管，连接成互补对称H桥式结构，最大不失真输出功率大于1W，平均效率可达到70％左右，兼有输出1：1双变单电路，此外还有输出短路保护及指示、输出音量电平指示等辅助功能，比较理想地实现了设计指标的要求。     

E类调谐功率放大器的计算机辅助分析

本文给出一种分析开关调谐功率放大器的有效方法。文中利用傅立叶分析与状态方程相结合的技术，推导出Ｅ类调谐功率放大器响应的傅立叶级数表达式，并在此基础上完成了放大器的各项性能参数分析，为Ｅ类调谐功率放大器的分析和设计提供了有效的支持。整个方法已由程序实现。实际工作表明，本文提出的方法是快速和可靠的。     

E类功率放大器的一种优化设计方法

从提高效率的目的出发,针对E类功率放大器的工作状态进行了理论分析,利用ICAP CAE电路仿真软件,提出了一种E类功率放大器电路参数的优化设计方法.应用该方法对一种800kHz超声波发生装置进行优化设计,取得了满意的效果.     

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.     

2.4GHz 0.18μm CMOS Doherty 功率放大器设计

文中采用SMIC 0.18μm CMOS 工艺设计了一款2.4GHz Doherty结构功率放大器。两子功放均采用两级放大结构,提高了功放的功率增益和功率附加效率（PAE)。模拟显示最大功率输出为28.75dBm,对应PAE为43％,功率1dB压缩点输出功率为26.71dBm, 对应PAE为38％。功率增益为24dB。与以往报道的CMOS Doherty功放相比,PAE和功率增益均得到了明显的改善。     

2.4 GHz 0.18 μm CMOS Doherty 功率放大器设计

采用SMIC 0.18 μm CMOS 工艺设计了一款2.4 GHz Doherty结构功率放大器.两子功放均采用两级放大结构,提高了功放的功率增益和功率附加效率（PAE).模拟显示最大功率输出为28.75 dBm,对应PAE为43％,功率1 dB压缩点输出功率为26.71 dBm, 对应PAE为38％.功率增益为24 dB.与以往报道的CMOS Doherty功放相比,PAE和功率增益均得到了明显的改善.     

160 GHz三级堆栈式CMOS功率放大器的设计

在40 nm标准CMOS工艺下,使用堆栈式结构设计了160 GHz的伪差分式三级功率放大器,并且应用了中和电容技术提升了其增益与稳定性.其中,级间匹配与输入输出Balun使用了片上变压器,从而减小了匹配损耗,并且提升了最终的带宽.讨论了在伪差分堆栈式结构中使用中和电容的影响与解决方案.仿真结果表明:功放在160 GHz时达到最大增益11.4 dB,3 dB带宽达到24.9 GHz,饱和输出功率达到4.9 dBm,功耗为84.5mW. 对比传统的共源级和共源共栅结构,堆栈式结构也可以应用于毫米波电路,并且提升了功放的性能.     

新型高增益Boost变换器设计

针对传统Boost变换器升压能力不足的问题,设计了一种新型交错并联Boost变换器。它是在传统Boost变换器的基础上,结合电容充放电的工作特性与交错并联结构输出纹波小、电路结构简单的特点,提出的一种新型高增益Boost变换器。分析了该变换器的工作原理,利用仿真软件Saber进行了仿真分析。结果表明,设计的新型高增益Boost变换器具有高增益、低纹波、效率高、体积小等优点,验证了理论分析的正确性。     

高增益平面准八木天线设计

为了实现天线的高增益特性,利用了基于有限元数值计算方法的电磁场仿真软件,设计了一种新颖的高增益平面微带准八木天线.该天线采用单面微带形式,使用了简单的共面波导(CPW)馈电,极大的简化了馈电网络,减小了天线电尺寸.天线通过引入匹配枝节,使其具有了良好的阻抗匹配性能,显著提高了天线的辐射效率.仿真结果证明该天线在保持了较宽带宽的前提下,其增益明显高于同类常规八木天线,达到10.19 dBi.     

基于GaAs pHEMT 2.5~4.3 GHz驱动功率放大器芯片设计

为了实现低噪声、高线性度、中功率的指标特性,设计了一款基于GaAs pHEMT工艺的2.5~4.3 GHz驱动功率放大器（power amplifier,PA）,该PA设计采用共源共栅级驱动共源极放大器的双级放大结构,其中共源共栅级驱动放大器可实现良好的隔离度,采用负反馈技术实现输入阻抗匹配和级间阻抗匹配,选取共源极放大器实现高线性度指标。经过流片加工后,实测结果显示,该PA在2.5~4.3 GHz频段可实现25.5±1 dB小信号增益,可以满足5G无线通信系统中Sub-6G频段的典型驱动功率放大器的指标要求,具有广泛的市场应用前景。     

B类功率放大器的设计与仿真

设计了一种具有较高输出功率和较高功率效率的B类功率放大器,采用了负载牵引和源牵引的设计方法得出最大输出功率对应的最优负载阻抗和源阻抗,并运用阻抗匹配技术分别实现负载阻抗和源阻抗到50Ω的匹配电路设计.仿真结果表明,工作频率为960 MHz下该功率放大器的功率附加效率为69.39%,输出功率为45.32 d Bm.     

24 GHz高增益超材料覆层型微带天线的拓扑优化设计

提出了一种基于遗传算法的高增益超材料覆层型微带天线拓扑优化设计方法,设计中对超材料基元和辐射基元采用整体考量的方法,选取微带天线的最大增益值为目标函数,选取超材料覆铜区域离散化后方格子铜贴片的二进制0-1编码为优化变量,建立了24 GHz超材料覆层型微带天线的拓扑优化模型。并采用贴片方格子的冗余设计方法来消除拓扑优化中的单点连接,进而通过合适的遗传算法求解策略对10×10方格子规模的优化设计问题进行求解,获得了一种不含单点连接的新型超材料覆层型微带天线。结果表明,与普通微带天线相比,创新构型的超材料覆层型微带天线具有更佳的工作频率匹配性能,微带天线的增益性能和方向性得到明显提升,其最大增益性能从7.51 dB提升到11.54 dB,提升了53.66%。最后对比研究了12×12和14×14等两种不同方格子规模的超材料微带天线拓扑优化设计问题,结果显示得到的创新构型优化设计结果是趋于收敛的,考虑到制备性价比,10×10方格子规模下的创新构型是制备最佳选择。     

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。