单片集成微波/射频功率放大器技术进展

黄林锋 南京恒电电子有限公司

单片集成微波/射频功率放大器技术进展

黄林锋 南京恒电电子有限公司

对运用微波单级功率放大器的原始技术方案进行了一系列的回顾，并且研究了其存在的优点以及缺点，对于效率指标的典型电路拓扑和兼顾功放线性度的形式进行了技术分析，其中涵盖了：包络消除与恢复、Doherty电路、LINC技术。并且对目前最常运用的电路系统层面的微波射频功放线性化进行了细致的归纳。

微波单片集成电路 功率放大器 线性度 效率

1 引言

目前，射频功率放大器/单片集成的微波在生活运用上也起到重要作用，其主要作用主要是在卫星电视、无线通讯以及车载雷达上有着较多的采用。其作为无线发射器的一个重要的构成部分，所拥有的微波功放不但能够在基站的运作上有较多运用，在手机的移动终端也起到非常重要的作用。

2 微波功放的效率与线性度

在图1中，所展示的是一个单级微波功率放大器，在此次展示的单级微波功率放大器中最重要的核心零件是有源微波器件，其组建的单级放大器或对其有源微波器件进行试量的时候，在有源微波器件和普通微波器件中间放入一个输入端调谐器，在负载和有源器件中间放入一个输出的调谐器。

图1 单级微波功率放大器及研发装置

有源器件的工作是处于不一样的情况下的，所以引起双/单级的微波功放可指类为A、B、AB、C、D、E、DE、F等多种不同的类别。那么在A、B、AB、C的类别中，有源器件的作用是受控的作用，根据射极电流的受控导通角来分出类别。

那么，处于D、E、DE、F种类的功放之中,因为有源器件的使用是以开关模式进行工作的，其线性度一般,但通常情况下还是能处于一个比较高的效率状态中的。

3 微波功放的线性化方案

在文献1中还出现了Doherty组成与数字后失真的MMIC功放技术。那么在普通的Doherty电路之中,峰值放大器及主放大器均运用了B类的放大,然而在文献1之中还运用了AB类的放大器来起到一个主要的作用，采用C类放大器对其峰值进行放大。那么该结构其实是能够与线性度和提高效率并不要求很多的其他电路，结构如图2所示[3]。

图2 后失真线性化的Doherty功放

电路工作于37～45GHz之间,小信号增益是7dB,饱和输出及功放的功率能够到达21．8dBm。那么其全部的芯片面积为2mm2。另外，在采用栅偏置电压优化之后,便可以对下一步的效率提升到6%,三阶互调失真也完全可以提升到18dB。在这里和文献[1]基本一样,在文献[2]中也是用药的运用Doherty电路的模式，而且运用GaN单片集成的技能在微波频段,GaN零件的功率密度是很高的,所以在很大空间上都可以对功放的拓扑结构进行幅度简化,因而减小功放芯片的面积，在有关于怎样对电路的组合配比上进行设计时，在文献2中是有着全面的设计路线的，功放在6GHz使用频率之下,功率效率放大为35%,其最大德输出功率要高于36dBm。

在文献3中表达了EER电路组合与失真技术的无线收发机,运用IEEE802．11g的系统化准则中。运用文献[3]中对电路得以实行，其输出德功率达15dBm,其功率的额外效率是47．4%上下浮动,对于第一和第二相邻信道的功率抑制比是 -38dBc和 -48dBc。

4 结论

就目前的通讯技术来说对微波功放在效率和线性度的角度上指出了非常高的要求，所以在微波功放的具体电路以及系统的设计上采用中，便导出了较多的比较特别的顾虑。目前，在小型化的集成上，工艺技术的实施上是主要的问题。那么由于MMIC技术逐渐获得较大的发展，很多比较成熟的微波电路方案,都开始逐渐的对单片集成有了更多的实施。

[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.

黄林锋，1977.11，男，汉，南通，大专，助理工程师，目前从事微波射频电路方面的研究。