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.     

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。     

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。     

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.     

关于提高功率放大器效率问题的探讨

功率放大器的主要目的是以高效率得到大的输出功率。采用开关型D类功率放大器是提高效率的主要途径之一,本文讨论D类功率放大器的工作原理,并对实际电路进行测试来证明D类功率放大器能达到最高的效率。     

一种平衡AB类功率放大器的设计

设计优化了一种平衡AB类功率放大器。利用ADS软件和Freescale公司提供的芯片模型,进行了功放的偏置电路和匹配电路的设计仿真。对放大器进行了优化仿真,在仿真中分析了平衡AB类放大器线性度、效率、增益、1 dB压缩点、邻信道功率比ACPR等参量结果。并将其与单管AB类放大器作比较,分析了平衡AB类放大器的优势。     

8.9 GHz高效高增益E类功率放大器设计

为了减小功率放大器(power amplifier,PA)的功率损耗,提高功率放大器的增益与工作效率,本文提出一种将两级放大和反馈结构相结合的具有高效率高增益的E类功率放大器,并利用Cadence软件对功率放大器进行分析及仿真验证。仿真结果表明,在180nm CMOS工艺情况下,当电源电压为3.6V,电路频率为8.9GHz时,本文E类功率放大器的输出功率为23.5dBm,增益为24dB,功率附加效率(power added efficiency,PAE)为21%。与传统的PA相比,本文E类功率放大器在增益和功率附加效率方面均得到了提高,适用于通信、电子测量等系统。     

基于Σ-Δ调制和DirectFET器件的D类功放设计

音频功率放大器是电子设备的重要组成部分,其输出功率、效率和非线性失真要求越来越高﹒为解决D类功放效率和失真之间的矛盾,引入Σ-Δ调制减小非线性失真,使用DirectFET开关管提高功放效率,并设计制作了一台D类功放机﹒文章对Σ-Δ调制原理进行了详细地阐述,并设计了前置放大电路、调制电路、功率变换电路和滤波电路等,仿真结果达到预期要求﹒测试结果显示:该机器在4Ω负载上输出功率达100W,总谐波失真小于1%,效率最高可达94%﹒相比PWM调制和其它常规封装开关管设计的装置,失真和效率均有一定改善﹒     

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.