高效率高諧波抑制功率放大器的設(shè)計(jì)

　　本芯片采用InGaP/GaAs HBT工藝制作，圖4為芯片實(shí)物圖，DIE面積為1 mm×1 mm，整體封裝大小為4 mm×4 mm。圖5為本設(shè)計(jì)S參數(shù)測(cè)試結(jié)果，測(cè)試平臺(tái)為安捷倫矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀E5071C。測(cè)試結(jié)果表明，在2 GHz頻率處該設(shè)計(jì)的S參數(shù)為：S21=35.1 dB，S11<-10 dB，S22<-10 dB，從S參數(shù)看出本設(shè)計(jì)獲得了很好的小信號(hào)性能。圖6為輸出功率和輸入功率的關(guān)系圖，從圖可知當(dāng)Pin小于0 dBm時(shí)，放大器工作于線性工作狀態(tài)，當(dāng)Pin大于0時(shí)開始出現(xiàn)壓縮，到達(dá)3 dBm時(shí)，輸出功率已經(jīng)飽和，此時(shí)Pout=35.2 dBm，放大器的1 dB壓縮點(diǎn)為P1dB=34.2 dBm。

　　從該圖可知，該放大器獲得了較好的線性度。圖7為增益Gain和效率PAE隨著輸入功率的變化的曲線圖，該圖表明該設(shè)計(jì)的增益在Pin<0 dBm時(shí)，增益波動(dòng)小于0.2 dB，表明該設(shè)計(jì)獲得了很好的AM-AM，在飽和工作時(shí)，即Pout=35.2 dBm時(shí)，效率為PAE=48%;工作于1 dB壓縮點(diǎn)時(shí)，即Pout=34.2 dBm時(shí)，效率為PAE=43%。從效率曲線圖可知，該放大器不但在飽和工作時(shí)獲得了很高的效率，在線性工作時(shí)也獲得了很好的效率。表1是該設(shè)計(jì)的諧波性 能與其他設(shè)計(jì)的比較，從表1可知本設(shè)計(jì)在考慮二次諧波同時(shí)還兼顧了高次諧波，達(dá)到了良好的諧波抑制，特別是在對(duì)高次諧波的處理上。

　　3 總結(jié)

　　本文通過在功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)中引入多個(gè)LC諧振網(wǎng)絡(luò)來對(duì)功率放大器的諧波能量進(jìn)行回收和利用，提高了功率放大器的效率，抑制了負(fù)載端的諧波分 量。該方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)及利于功率放大器的小型化。利用該方法設(shè)計(jì)了一個(gè)工作于2 GHz頻率的功率放大器，該功率放大器的實(shí)測(cè)結(jié)果為：增益為Gain=35 dB，1 dB壓縮點(diǎn)為P1dB=34.2 dBm，飽和工作時(shí)效率為PAE=48%，各次諧波分量大小分別為：HD2=-53 dBc、HD3=-58 dBc、HD4=-65 dBc、HD5=-60 dBc。測(cè)試結(jié)果表明，該方法設(shè)計(jì)的功率放大器獲得了很好的效率和諧波性能。