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由于更高的数据传输速率和带宽需求的增加,近年来用于移动通信的宽带功率放大器越来越引起人们的注意。超宽带功率放大器是电子战、雷达、高数据速率光纤通信和宽带仪表系统中的关键器件之一。鉴于高电子迁移率氮化镓晶体管表现出的高击穿电压和高功率密度,基于GaN工艺的功率晶体管在宽带功率放大器的应用中有诸多优点。在此基础上,GaN工艺(SiC衬底、Si衬底、金刚石衬底)以及基于GaN工艺功率放大器(超宽带、高效率)的设计逐渐成为了近年来国内外研究的热点。由于传统SiC基GaN工艺成本较高,为节约成本,Si基GaN工艺应运而生。超宽带功率放大器的设计本身就难点很多,晶体管在宽带下的增益滚降效应明显,宽带匹配效果跟匹配带宽存在天然的矛盾。为解决超宽带功放设计的难题,本文主要开展了如下两点工作:1、针对晶体管宽带范围内的增益滚降问题,在设计过程中提出采用增益均衡设计方法,通过补偿晶体管增益滚降和输出匹配低损耗优化设计,实现了宽带高效率性能。并基于台湾稳懋公司0.25μm SiC基GaN工艺设计制作了一款2-6GHz的宽带功率放大器,器件仿真模型为自建的非线性大信号模型。测试数据表明所设计的该款功率放大器在2-6GHz内连续波(CW)输出功率≥35.7dBm,对应的功率增益为19.7±0.7dB,并有超过45%的功率附加效率。仿真和测试结果一致性较好,表明了该设计方法对宽带设计的有效性。2、为解决宽带大功率放大器大阻抗变换比设计的难点,本文从器件负载牵引入手,采用典型的三级电抗匹配拓扑结构,综合优化多阶三级匹配网络并融合树形功率合成分配结构,实现了大功率下阻抗变换和功率合成分配。基于法国OMMIC公司0.1μm Si基GaN工艺设计了一款10W 6-18GHz宽带功率放大器,仿真结果表明,该方法设计的功率放大器在6-18GHz带宽内实现了连续波(CW)10W的输出功率,20±1dB的功率增益和最高27%的功率附加效率。