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(shù)進(jìn)展

黃林鋒 南京恒電電子有限公司

對運(yùn)用微波單級(jí)功率放大器的原始技術(shù)方案進(jìn)行了一系列的回顧，并且研究了其存在的優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)，對于效率指標(biāo)的典型電路拓?fù)浜图骖櫣Ψ啪€性度的形式進(jìn)行了技術(shù)分析，其中涵蓋了：包絡(luò)消除與恢復(fù)、Doherty電路、LINC技術(shù)。并且對目前最常運(yùn)用的電路系統(tǒng)層面的微波射頻功放線性化進(jìn)行了細(xì)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(yùn)用上也起到重要作用，其主要作用主要是在衛(wèi)星電視、無線通訊以及車載雷達(dá)上有著較多的采用。其作為無線發(fā)射器的一個(gè)重要的構(gòu)成部分，所擁有的微波功放不但能夠在基站的運(yùn)作上有較多運(yùn)用，在手機(jī)的移動(dòng)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(gè)單級(jí)微波功率放大器，在此次展示的單級(jí)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(jí)放大器或?qū)ζ溆性次⒉ㄆ骷M(jìn)行試量的時(shí)候，在有源微波器件和普通微波器件中間放入一個(gè)輸入端調(diào)諧器，在負(fù)載和有源器件中間放入一個(gè)輸出的調(diào)諧器。

圖1 單級(jí)微波功率放大器及研發(fā)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(jí)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(jù)射極電流的受控導(dǎo)通角來分出類別。

那么，處于D、E、DE、F種類的功放之中,因?yàn)橛性雌骷氖褂檬且蚤_關(guān)模式進(jìn)行工作的，其線性度一般,但通常情況下還是能處于一個(gè)比較高的效率狀態(tài)中的。

3 微波功放的線性化方案

在文獻(xiàn)1中還出現(xiàn)了Doherty組成與數(shù)字后失真的MMIC功放技術(shù)。那么在普通的Doherty電路之中,峰值放大器及主放大器均運(yùn)用了B類的放大,然而在文獻(xiàn)1之中還運(yùn)用了AB類的放大器來起到一個(gè)主要的作用，采用C類放大器對其峰值進(jìn)行放大。那么該結(jié)構(gòu)其實(shí)是能夠與線性度和提高效率并不要求很多的其他電路，結(jié)構(gòu)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(hào)增益是7dB,飽和輸出及功放的功率能夠到達(dá)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(yōu)化之后,便可以對下一步的效率提升到6%,三階互調(diào)失真也完全可以提升到18dB。在這里和文獻(xiàn)[1]基本一樣,在文獻(xiàn)[2]中也是用藥的運(yùn)用Doherty電路的模式，而且運(yùn)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行幅度簡化,因而減小功放芯片的面積，在有關(guān)于怎樣對電路的組合配比上進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在文獻(xiàn)2中是有著全面的設(shè)計(jì)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(xiàn)3中表達(dá)了EER電路組合與失真技術(shù)的無線收發(fā)機(jī),運(yùn)用IEEE802．11g的系統(tǒng)化準(zhǔn)則中。運(yùn)用文獻(xiàn)[3]中對電路得以實(shí)行，其輸出德功率達(dá)15dBm,其功率的額外效率是47．4%上下浮動(dòng),對于第一和第二相鄰信道的功率抑制比是 -38dBc和 -48dBc。

4 結(jié)論

就目前的通訊技術(shù)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(tǒng)的設(shè)計(jì)上采用中，便導(dǎo)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(shù)的實(shí)施上是主要的問題。那么由于MMIC技術(shù)逐漸獲得較大的發(fā)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(shí)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。