S波段高效F类/逆F类GaN HEMT功率放大器设计

摘要：

为了解决F类和逆F类(F-1类)功率放大器设计过程中受晶体管寄生参数影响,导致功放效率低以及输出匹配电路结构复杂的问题,提出了一种新型的输出匹配电路结构.首先,在直流偏置线中加入谐波调谐功能,避免单独设计谐波控制电路;其次,为满足F类和F-1类功放在器件本征漏极端所需的阻抗状态,匹配寄生参数呈现的封装端谐波阻抗,采用一段L型传输线结构代替传统的L-C集总元件寄生补偿方法;最后,由两段串联的传输线实现最优基波阻抗与50 Ω负载间的匹配.为验证方法的有效性,采用CGH40010氮化镓高电子迁移率晶体管(Gallium nitride high electron mobility transistor,GaN HEMT)器件,设计并加工了两款工作在2.4 GHz的F类和F-1类功放.测试结果显示:F类功放的峰值功率附加效率(power added efficiency,PAE)为75.5％,饱和输出功率为40.8 dBm;F-1类功放的峰值PAE为77.6％,饱和输出功率为40.3 dBm.该方法降低了电路复杂度和设计难度,可以较容易地补偿晶体管寄生参数,功放在高频工作时的效率得到提升,为利用GaN HEMT器件设计高效功放提供了一种可行的方案.

关键词：功率放大器、高效率、F类、逆F类、GaN HEMT、功率附加效率(PAE)

所属期刊栏目：35

分类号：TN722.5(基本电子电路)

在线出版日期：2020-11-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：730-737