X波段GaN高效率连续B类功率放大器芯片设计

• 作者: 金晨 陈伟 王志宇 郁发新
• 来源期刊: 哈尔滨工业大学学报
• 关键词: 功率放大器 输入二次谐波调谐 高效率 连续B类 GaN HEMT
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 页码范围: 77-85
• 页数: 9页
• 分类号: TN722.75
• 语种: 中文
• DOI: 10.11918/201909124

摘要

为有效地提升功率放大器的工作带宽和效率,基于0.25 μm GaN HEMT工艺,利用末级管芯输入、输出二次谐波调谐技术,设计了一款X波段GaN高效率连续B类功率放大器微波单片集成电路.末级管芯输出二次谐波调谐技术将晶体管的输出电容并入LC并联调谐电路中,简化了电路结构,并且优化并联LC调谐电路,将宽工作频带内各频点二次谐波负载阻抗与基波负载阻抗实现逐点对应,有效匹配支持宽高效率带宽的连续B类工作模式,并进一步结合二次谐波源阻抗牵引技术,采用输入二次谐波调谐技术,在末级晶体管输入端插入串联LC调谐电路.通过优化串联LC调谐电路,将工作频带内的二次谐波源阻抗点均移入各频点的高效率区域,实现功率放大器宽工作频带内输出效率的整体提升.实测结果表明,该功率放大器芯片在8.0～10.5 GHz工作频带内,饱和输出功率增益为40.8～42.2 dBm,饱和输出效率可达51％～59％,功率增益为19.8～21.2 dB,小信号增益为23.6～25.6 dB,输入回波损耗小于-10 dB.芯片尺寸面积为3.2 mm×2.4 mm.本研究提出的电路结构为提高功率放大器芯片的输出效率和带宽提供了一种可行的思路.