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超寬帶，高功率，高效率的GaN放大器

發布時間：2018-05-21 09:26:54 瀏覽：2490

寬帶、高功率、高效率的放大器是先進通信系統中的關鍵元素，如用于消防員、警察和海軍的搜救軟件無線電。實現寬帶放大的傳統技術是使用移動波方法1、2或設計寬帶匹配電路，將設備輸入和輸出阻抗轉換為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，為寬帶放大器設計增加了一個新的維度。除了使用電路匹配技術外，我們還將設備輸出阻抗調整為接近50歐姆。該方法使輸出阻抗匹配電路相對簡單、損耗小，從而產生了高輸出功率和高功率效率的寬帶性能。

為了達到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。
第一階段的設備尺寸是2 mm，分成兩個1毫米的路徑。
第二階段的設備由4、2x1.12毫米的HEMT組成。
這個2x1.12毫米的設備將2個1。12毫米的單元格設備連接在一起，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備大小和單元單元設備數量的合理選擇，可以優化HIFET最優輸出阻抗接近50歐姆，從而實現寬帶性能。
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的第二階段最優輸出負載阻抗相當接近50歐姆。
這一結果支持低射頻損耗寬帶匹配，這對于實現高輸出功率和效率的寬帶寬是很重要的。
這個50歐姆的最優輸出阻抗是通過對單元單元設備大小和設備數量的正確選擇來實現的。
因為第二階段有2個單元單元，直流偏置電壓是第2級的60V。

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