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超寬帶，高功率，高效率的GaN放大器

發(fā)布時間：2018-05-21 09:26:54 瀏覽：2523

寬帶、高功率、高效率的放大器是先進(jìn)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵元素，如用于消防員、警察和海軍的搜救軟件無線電。實(shí)現(xiàn)寬帶放大的傳統(tǒng)技術(shù)是使用移動波方法1、2或設(shè)計寬帶匹配電路，將設(shè)備輸入和輸出阻抗轉(zhuǎn)換為50歐姆3。如果大功率器件輸出阻抗與50歐姆相差很大，則后者的輸出匹配電路具有較大的尺寸，以及高頻損耗。這種高射頻損耗嚴(yán)重降低了放大器的輸出功率和效率。

本文提出了一種新的方法，為寬帶放大器設(shè)計增加了一個新的維度。除了使用電路匹配技術(shù)外，我們還將設(shè)備輸出阻抗調(diào)整為接近50歐姆。該方法使輸出阻抗匹配電路相對簡單、損耗小，從而產(chǎn)生了高輸出功率和高功率效率的寬帶性能。

為了達(dá)到100-3000 MHz的100 W輸出功率，我們可以將4個、2個階段的GaN MMIC電源組合在一起，每個MMIC的輸出功率為30 W，比期望的頻帶增加23分貝。
圖中顯示了這個30 W MMIC PA的布局。
第一階段的設(shè)備尺寸是2 mm，分成兩個1毫米的路徑。
第二階段的設(shè)備由4、2x1.12毫米的HEMT組成。
這個2x1.12毫米的設(shè)備將2個1。12毫米的單元格設(shè)備連接在一起，包括直流和RF。
我們稱這個配置為HIFET 4，5，6，7。
這個HIFET的直流偏置電壓和射頻輸出阻抗都是1。12毫米單元格的兩倍。
通過對單元單元格設(shè)備大小和單元單元設(shè)備數(shù)量的合理選擇，可以優(yōu)化HIFET最優(yōu)輸出阻抗接近50歐姆，從而實(shí)現(xiàn)寬帶性能。
圖2a和2b分別顯示了第一階段和第二階段的輸入和輸出阻抗。
請注意，0。5 GHz的第二階段最優(yōu)輸出負(fù)載阻抗相當(dāng)接近50歐姆。
這一結(jié)果支持低射頻損耗寬帶匹配，這對于實(shí)現(xiàn)高輸出功率和效率的寬帶寬是很重要的。
這個50歐姆的最優(yōu)輸出阻抗是通過對單元單元設(shè)備大小和設(shè)備數(shù)量的正確選擇來實(shí)現(xiàn)的。
因?yàn)榈诙A段有2個單元單元，直流偏置電壓是第2級的60V。

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