以便能保证它工作在一个线性工作区,要具有足够的电压范围以便随着整个输入信号幅度的变化在不被剪裁或压缩的情况下复制它。A类放大器的优点:A类设计相比其他类设计要简单,输出部分可以有一个器件。当器件通过偏置设置工作在其传输特性的线性部分时,放大器可以非常精确地以更多功率再现输入信号,在输入信号功率增加1dB时,输出功率也增加1dB,因此是线性放大器。当工作在线性区时,产生的其他频率分量的能量很小,也就是谐波很小。因为器件通过偏置电压设置一直处于工作状态,不会被关闭,所以没有“开启”时间。可以忠实地再现连续波和脉冲式的连续波信号。A类放大器的缺点:因为静态工作电流大约是大输出电流的一半,所以效率比较低。理论上大效率是50%,但实际效率会受到输出端的损耗影响而降低,比如滤波器,合路器,耦合器,隔离器,电源的转换效率等,这些可能会将实际效率降低10%左右。如果需要通过A类功放实现更高的输出功率,则浪费的功率和伴随着的发热量将增加。对于每一瓦传递到负载的功率,放大器可以消耗多达9瓦的热量。对于大功率A类功放,这就意味着要具有非常大和昂贵的供电电源以及散热装置。对于散热能力不足的A类功放。微波功率放大器(PA)是微波通信系统、广播电视发射、雷达、导航系统的部件之一。上海制造射频功率放大器系列
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。北京国产射频功率放大器交调失真有不同频率的两个或更多的输入信号经过功率放大器而产生的 混合分量由于功率放大器的非线性造成的。
将从2019年开始为GaN器件带来巨大的市场机遇。相比现有的硅LDMOS(横向双扩散金属氧化物半导体技术)和GaAs(砷化镓)解决方案,GaN器件能够提供下一代高频电信网络所需要的功率和效能。而且,GaN的宽带性能也是实现多频带载波聚合等重要新技术的关键因素之一。GaNHEMT(高电子迁移率场效晶体管)已经成为未来宏基站功率放大器的候选技术。由于LDMOS无法再支持更高的频率,GaAs也不再是高功率应用的优方案,预计未来大部分6GHz以下宏网络单元应用都将采用GaN器件。5G网络采用的频段更高,穿透力与覆盖范围将比4G更差,因此小基站(smallcell)将在5G网络建设中扮演很重要的角色。不过,由于小基站不需要如此高的功率,GaAs等现有技术仍有其优势。与此同时,由于更高的频率降低了每个基站的覆盖率,因此需要应用更多的晶体管,预计市场出货量增长速度将加快。预计到2025年GaN将主导RF功率器件市场,抢占基于硅LDMOS技术的基站PA市场。根据Yole的数据,2014年基站RF功率器件市场规模为11亿美元,其中GaN占比11%,而横向双扩散金属氧化物半导体技术(LDMOS)占比88%。2017年,GaN市场份额预估增长到了25%,并且预计将继续保持增长。预计到2025年GaN将主导RF功率器件市场。
宽带性能一致性差,谐波性能也较差。采用普通结构变压器级联lc匹配实现功率合成和阻抗变换的pa,采用变压器及其输入输出匹配电容,输出级联lc匹配滤波电路。这种结构优点是谐波性能好,可以实现宽带一致的阻抗变换;缺点是宽带性能一致性和插损之间存在折中,高频点插损较大。在本发明实施例中,通过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。为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。本发明实施例提供了一种射频功率放大器,参照图1。在本发明实施例中,射频功率放大器可以包括:功率放大单元(powercell)、功率合成变压器以及匹配滤波电路。在具体实施率放大单元可以包括两个输入端以及两个输出端。稳定性是指放大器在环境(如温度、信号频率、源及负载等)变化比较大的情况 下依1日保持正常工作特性的能力。
第七电感l7与第五电容c5组成谐振电路。在具体实施中,射频功率放大器还可以包括驱动电路。驱动电路的输入端可以接收输入信号,驱动电路的输出端可以输出差分信号input_p,驱动电路的第二输出端可以输出第二差分信号input_n。驱动电路可以起到将输入信号进行差分的操作,并对输入信号进行驱动,提高输入信号的驱动能力。参照图7,给出了本发明实施例中的又一种射频功率放大器的电路结构图。在图7中,增加了驱动电路。可以理解的是,在图1~图6中,也可以通过驱动电路来对输入信号进行差分处理,得到差分信号input_p以及第二差分信号input_n。在具体实施中,匹配滤波电路还可以包括功率合成变压器对应的寄生电容,功率合成变压器对应的寄生电容包括初级线圈与次级线圈之间的寄生电容,该寄生电容可以参与功率合成和阻抗转换。宽带变压器的阻抗变换主要受匝数比、耦合系数k值和寄生电感电容的影响,具有宽带工作的特点,相对于lc网络的阻抗变换网络更容易实现宽带的阻抗变换,因此适用于宽带功率放大器。应用于高集成度射频功率放大器的宽带变压器,因为受实现工艺的影响,往往k值比较小(k值较小会影响能量耦合,即信号转换效率变低),寄生电感电容影响比较大。输出匹配电路确定后功率放大器的输出功率及效率也基本确定了但它 的增益平坦度并不一定满足技术指标的要求。四川射频功率放大器原理
目前功率放大器的主流工艺依然是GaAs,GAN和LDMOS工艺。上海制造射频功率放大器系列
自适应动态偏置电路的输入端通过匹配网络连接射频输入端;自适应动态偏置电路的输出端连接功率放大器源放大器的栅极和共栅放大器的栅极。可选的,在自适应动态偏置电路中,nmos管的栅极为自适应动态偏置电路的输入端,nmos管的漏极连接pmos管的源极,nmos管的源极接地;第二nmos管的漏极与第二pmos管的漏极连接,第二nmos管的源极接地,第二pmos管的源极接电源电压,第二nmos管的栅极与第二pmos管的栅极连接后与nmos管的漏极连接;第三nmos管的漏极与第三pmos管的漏极连接,第三nmos管的源极接地,第三pmos管的源极接电源电压,第三nmos管的栅极与漏极连接,第三pmos管的栅极和漏极连接;第二nmos管的漏极与第二pmos管的漏极的公共端记为连接点,第三nmos管的漏极与第三pmos管的漏极的公共端记为第二连接点,连接点与第二连接点连接,第二连接点通过电阻接自适应动态偏置电路的输出端,输出端用于为功率放大器源放大器的栅极提供偏置电压;第四nmos管的漏极与第四pmos管的漏极连接后与pmos管的栅极连接,第四nmos管的源极接地,第四pmos管的源极接电源电压,第四nmos管的栅极和第四pmos管的栅极连接后与nmos管的漏极连接。上海制造射频功率放大器系列
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