作者：南敬昌; 张鹏俊e类功率放大器逆f类功率放大器gan平衡结构驻波系数
摘要：为了解决功率放大器设计过程中存在的效率低和输入/输出端回波损耗较大的问题,设计了一种工作频率为1.5GHz的平衡式功率放大器。通过采用3dB定向耦合器对射频信号进行分配及合成,大大降低了输入/输出端的驻波系数,并将逆F类功率放大器的谐波控制网络引入E类功率放大器的匹配电路中。使用ADS对晶体管进行负载牵引和源牵引,得到晶体管的输入/输出阻抗,同时结合晶体管的寄生参数,在输出匹配电路中对二次谐波、三次谐波分别进行开路和短路处理,且为了进一步提高功率放大器的工作性能,在输入电路结构中抑制了二次谐波。选用GaN HEMT器件CGH40010F晶体管,利用ADS软件进行电路仿真,并采用Rogers4350b高频板材制作该功率放大器的实际测试电路板。仿真优化和实测表明:在输入功率为28dBm时,该功率放大器的输出功率为41.54dBm,漏极效率为76.99%,功率附加效率(power additional efficiency,PAE)达到73.59%,输入/输出端驻波系数小于2,同时具有160MHz的高效率带宽,且最大输出功率较单管功率放大器提高了3dB。实测结果与仿真数据有一定的误差,但仍有较好的一致性,满足设计指标要求,验证了设计方法的可行性。该设计方法具有效率高和回波损耗低的优势,提高了功率放大器的设计效率,使它在当今高效绿色节能的射频微波通信系统中具有广阔的应用前景。
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