高效率高谐波抑制功率放大器的设计

时间:2015-07-29来源:网络

  对于由LC构成的谐波处理网络,当其谐振在高次谐波频率上时,在基频处,该网络等效为一个电容,如图2所示,设L2C2谐振在n次谐波处(图2(a)),在基频处它等效为电容Ceq1(图2(b)),其关系为:

  

3.png

 

  工作于基频时,该网络的阻抗为:

  

4.png

 

  联立(3)(4)两式得:

  

5.png

 

  即谐振网络在基频处的等效电容与谐振网络的电容关系为:

  

6.png

 

  对于本设计因L2C2谐振在5次谐波频率处,L3C3谐振在3次谐波频率处,所以有:

  

713.png

 

  对于L4C4组成的串联谐振网络,其谐振频率为2ω0,主要用于回收2次谐波能量,这样能对功放管输出端的电压和电流波形进行整形,减小两者之间的重合,提高功率放大器的效率。电容电感两者之间满足以下关系式:

  

14.png

 

  1.2 整体电路设计

  本文采用以上介绍的具有谐波抑制功能的输出匹配网络,采用InGaP/GaAs HBT工艺设计了一个工作于2 GHz频率的高效率高谐波抑制的功率放大器,该放大器采用三级放大结构,供电电压为5 V,具体电路结构如图3所示。

  

 

  该设计为了获得高的增益采用了三级放大结构,其中第一级工作于A类状态,以获得高的线性度,该级采用了一个RC负反馈使电路能稳定工作;第二级工作于浅 AB类状态;第三级为了获得高的效率工作于深AB类状态。其中虚线方框内的部分为片内实现,方框外的部分采用多层基板、绑定线和贴片元件来实现。对于级间 匹配网络,匹配电感于外部绑定线实现有助于减少级间匹配网络的插损,获得了较高的效率和功率,同时调试灵活方便。对于输出匹配网络,其中L4由绑定线和基 板上的传输线共同组成,通过调节金线的长度,可以控制二次谐波分量的大小。而对于L3和L2,由于该网络是对高次谐波进行抑制,所需电感较小,主要是由多 层基板的过孔构成。

  2 测试结果

  

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关键词: 功率放大器 GaAs

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