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浙江宽带射频功率放大器研发

来源: 发布时间:2022-01-05

    氮化镓集更高功率、更高效率和更宽带宽的特性于一身,能够实现比GaAsMESFET器件高10倍的功率密度,击穿电压达300伏,可工作在更高的工作电压,简化了设计宽带高功率放大器的难度。目前氮化镓(GaN)HEMT器件的成本是LDMOS的5倍左右,已经开始普遍应用在EMC领域的80MHz到6GHz的功率放大器中。4.射频微波功率放大器的分类放大器有不同种的分类方法,习惯上基于放大器件在一个完整的信号摆动周期中工作的时间量,也就是导电角的不同进行分类,通过对放大器件配置不同的偏置条件,就可以使放大器工作在不同的状态。在EMC领域,固态放大器中常用到的偏置方法是A类,AB类和C类。A类放大器A类放大器的有源器件在输入正弦信号的整个周期内都导通,普遍认为,A类和线性放大器是同义词,输出信号是对输入信号的线性放大,在无线通信应用领域必须要考虑到针对复杂调制信号时的情况。在EMC应用领域,输入信号相对简单,放大器必须工作在功率压缩阈值的情况下。A类放大器是EMC领域常用的功率放大器,其工作原理图如图4所示。图4:A类放大器的工作原理图不管是否有射频输入信号存在,A类放大器的偏置设置使得晶体管的静态工作点位于器件电流的中心位置。功率放大器因此要尽量采用典型可 靠的电路、合理分配增益、减少放大器的级数,以降低故障概率。浙江宽带射频功率放大器研发

    是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“”、“第二”、“第三”用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电气连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外,下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成就可以相互结合。请参考图1,其示出了本申请实施例提供的一种高线性射频功率放大器的结构示意图。该高线性射频功率放大器包括功率放大器、激励放大器、匹配网络和自适应动态偏置电路。自适应动态偏置电路用于根据输入功率等级调节功率放大器的输出栅极偏置电压。功率放大器通过匹配网络和激励放大器连接射频输入端rfin。江苏宽带射频功率放大器谐波抑制,功率放大器的非线性特性使输出包含基波信号同时在各项谐波幅度大小与信号大小呈一定的比例关系。

    因为这些特性,GaAs器件被应用在无线通信、卫星通讯、微波通信、雷达系统等领域,能够在更高的频率下工作,高达Ku波段。与LDMOS相比,击穿电压较低。通常由12V电源供电,由于电源电压较低,使得器件阻抗较低,因此使得宽带功率放大器的设计变得比较困难。GaAsMESFET是电磁兼容微波功率放大器设计的常用选择,在80MHz到6GHz的频率范围内的放大器中被采用。GaAs赝晶高电子迁移率晶体管(GaAspHEMT)GaAspHEMT是对高电子迁移率晶体管(HEMT)的一种改进结构,也称为赝调制掺杂异质结场效应晶体管(PMODFET),具有更高的电子面密度(约高2倍);同时,这里的电子迁移率也较高(比GaAs中的高9%),因此PHEMT的性能更加优越。PHEMT具有双异质结的结构,这不提高了器件阈值电压的温度稳定性,而且也改善了器件的输出伏安特性,使得器件具有更大的输出电阻、更高的跨导、更大的电流处理能力以及更高的工作频率、更低的噪声等。采用这种材料可以实现频率达40GHz,功率达几W的功率放大器。在EMC领域,采用此种材料可以实现,功率达200W的功率放大器。氮化镓高电子迁移率晶体管(GaNHEMT)氮化镓(GaN)HEMT是新一代的射频功率晶体管技术,与GaAs和Si基半导体技术相比。

    较小的线圈自感和较大的寄生电容会额外影响变压器的输入输出阻抗,需要增加或调节输入输出的匹配电容来调节阻抗,进而产生额外的阻抗变换),这会影响变压器有效的阻抗变化比和转换后的阻抗相位,也会降低能量传输效率。在本发明实施例中,增加辅次级线圈,可以在不影响初级线圈和主次级线圈的前提下增加输入到输出的能量耦合路径,减小耦合系数k值较小对阻抗变换的影响。根据初级线圈和主次级线圈的k值等参数,选择合适的辅次级线圈的大小和k值可以有效提高功率合成变压器的阻抗变换工作频率范围,降低功率合成变压器损耗。此外,将功率合成变压器的主次级线圈和辅次级线圈以及匹配滤波电路协同设计,能够进一步提高射频功率放大器的宽带阻抗变换和滤波性能。本发明实施例还提供了一种通信设备,包括上述任一实施例所提供的射频功率放大器。通信设备中还可以存在其他模块,例如基带芯片、天线电路等,上述的其他模块均可以采用现有技术中已有的模块,本发明实施例不做赘述。虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。发射机的前级电路中调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,必须必采用高增益大功率射频功率放大器。

    本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种射频功率放大器及通信设备。背景技术:在无线通信中,用户设备需要支持的工作频段很多。尤其是第四代蜂窝移动通信(lte)中,用户设备需要支持40多个工作频带(band)。而宽带功率放大器(poweramplifier,pa)的性能会随着工作频率变化,难以实现很宽的功率频率范围。lte工作频率一般分为低频段(lb,663mhz~915mhz),中频段(mb,1710mhz~2025mhz),高频段(hb,2300mhz~2696mhz)。lte射频前端也包含lb、mb、hb三个pa,每个功率放大器支持一个频段,需要三个宽带pa。尤其是lb的相对频率带宽,pa很难在整个频段内实现高线性和高效率,在设计的过程中会存在线性度和效率和折中处理,同时频段内的不同频点的性能也不同。无线通信对发射频谱的杂散有严格的要求。当pa后连接的滤波器对谐波抑制较少因此要求pa的输出谐波也较低。pa的匹配路同时要具有滤波性能。部分高集成的射频前端芯片(如2g前端模组,nbiot前端模组),要求pa的匹配滤波电路同时具有很高的谐波抑制性能,因此不需要再在pa后增加滤波器。设计一种宽带功率放大器,在功率频率范围内实现一致且良好的性能,成为宽带pa的设计的重点和难点。对整个放大器进行特性分析如果特性不满足预定要求,具 体电路则用多级阻抗变换,短截线等微带线电路来实现。辽宁U段射频功率放大器

功率放大器按照工作状态分为线性放大和非线性放大两种非线性放大器 效率比较高而线性放大器的效率比较低。浙江宽带射频功率放大器研发

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