單片集成微波/射頻功率放大器技術進展

黃林鋒 南京恒電電子有限公司

單片集成微波/射頻功率放大器技術進展

黃林鋒 南京恒電電子有限公司

對運用微波單級功率放大器的原始技術方案進行了一系列的回顧，并且研究了其存在的優點以及缺點，對于效率指標的典型電路拓撲和兼顧功放線性度的形式進行了技術分析，其中涵蓋了：包絡消除與恢復、Doherty電路、LINC技術。并且對目前最常運用的電路系統層面的微波射頻功放線性化進行了細致的歸納。

微波單片集成電路 功率放大器 線性度 效率

1 引言

目前，射頻功率放大器/單片集成的微波在生活運用上也起到重要作用，其主要作用主要是在衛星電視、無線通訊以及車載雷達上有著較多的采用。其作為無線發射器的一個重要的構成部分，所擁有的微波功放不但能夠在基站的運作上有較多運用，在手機的移動終端也起到非常重要的作用。

2 微波功放的效率與線性度

在圖1中，所展示的是一個單級微波功率放大器，在此次展示的單級微波功率放大器中最重要的核心零件是有源微波器件，其組建的單級放大器或對其有源微波器件進行試量的時候，在有源微波器件和普通微波器件中間放入一個輸入端調諧器，在負載和有源器件中間放入一個輸出的調諧器。

圖1 單級微波功率放大器及研發裝置

有源器件的工作是處于不一樣的情況下的，所以引起雙/單級的微波功放可指類為A、B、AB、C、D、E、DE、F等多種不同的類別。那么在A、B、AB、C的類別中，有源器件的作用是受控的作用，根據射極電流的受控導通角來分出類別。

那么，處于D、E、DE、F種類的功放之中,因為有源器件的使用是以開關模式進行工作的，其線性度一般,但通常情況下還是能處于一個比較高的效率狀態中的。

3 微波功放的線性化方案

在文獻1中還出現了Doherty組成與數字后失真的MMIC功放技術。那么在普通的Doherty電路之中,峰值放大器及主放大器均運用了B類的放大,然而在文獻1之中還運用了AB類的放大器來起到一個主要的作用，采用C類放大器對其峰值進行放大。那么該結構其實是能夠與線性度和提高效率并不要求很多的其他電路，結構如圖2所示[3]。

圖2 后失真線性化的Doherty功放

電路工作于37～45GHz之間,小信號增益是7dB,飽和輸出及功放的功率能夠到達21．8dBm。那么其全部的芯片面積為2mm2。另外，在采用柵偏置電壓優化之后,便可以對下一步的效率提升到6%,三階互調失真也完全可以提升到18dB。在這里和文獻[1]基本一樣,在文獻[2]中也是用藥的運用Doherty電路的模式，而且運用GaN單片集成的技能在微波頻段,GaN零件的功率密度是很高的,所以在很大空間上都可以對功放的拓撲結構進行幅度簡化,因而減小功放芯片的面積，在有關于怎樣對電路的組合配比上進行設計時，在文獻2中是有著全面的設計路線的，功放在6GHz使用頻率之下,功率效率放大為35%,其最大德輸出功率要高于36dBm。

在文獻3中表達了EER電路組合與失真技術的無線收發機,運用IEEE802．11g的系統化準則中。運用文獻[3]中對電路得以實行，其輸出德功率達15dBm,其功率的額外效率是47．4%上下浮動,對于第一和第二相鄰信道的功率抑制比是 -38dBc和 -48dBc。

4 結論

就目前的通訊技術來說對微波功放在效率和線性度的角度上指出了非常高的要求，所以在微波功放的具體電路以及系統的設計上采用中，便導出了較多的比較特別的顧慮。目前，在小型化的集成上，工藝技術的實施上是主要的問題。那么由于MMIC技術逐漸獲得較大的發展，很多比較成熟的微波電路方案,都開始逐漸的對單片集成有了更多的實施。

[1]TSAIJ-H,HUANGT-W.A38-46GHzMMICDohertypowera mplifierusingpost-distortionlinearization[J].IEEE Microwave Wireless Comp Lett,2007,17(5):388-390.

[2]QUAGLIAR,CAMARCHIAV,PIROLAM,etal.7GHzGaNMMICpo weramplifierformicrowaveradiolinkswith45%drain efficiency in wide power range[C].Integr Nonlin Microw Millimeter-Wave Circ.Goteborg,Sweden.2010:160-163.

[3]CHENK,MORRISKA,BEACHMA.Combiningenvelopeeli minationandrestorationandpredistortiontechniquesforuseinI EEE802.11gsystems[J].IETMicrowave,Antennas&Propagati on,2007,1(4):832-838.

黃林鋒，1977.11，男，漢，南通，大專，助理工程師，目前從事微波射頻電路方面的研究。