L波段F类高效率载片式功率放大器设计

作者：蔡伟剑; 周井玉; 王晨歌^*; 王志宇; 郁发新

来源：哈尔滨工业大学学报, 2023, 55(08): 51-59.

• F类功率放大器
• GaN HEMT
• 高效率
• 内匹配
• 载片

为解决传统F类功率放大器受晶体管输出电容和输出电感影响，导致调谐匹配网络结构复杂的问题，提出了一种紧凑型的输出调谐匹配电路结构。通过分析基波匹配电路的阻抗特性，在谐波频率处可将其等效为一段有限的到地电抗。在设计谐波匹配电路时，将该电抗元件与谐波匹配电路进行协同设计，避免引入多余的元件来消除基波匹配网络对谐波匹配网络的影响，减小了功放的整体面积。最后，仅引入一个LC串联谐振网络，实现对输出二次三次谐波的控制以提高输出效率。基于该电路结构，采用0.25μm GaN HEMT管芯设计了一款L波段高效率功率放大器，并且使用内匹配技术在7 mm×8 mm铜-钼-铜载片上实现。实测结果表明，在漏源电压28 V、10%占空比的脉冲输入的工作条件下，该功率放大器在1.18～1.42 GHz频带内实现饱和输出功率48.1～48.4 dBm,功率附加效率61%～63%,功率增益大于26 dB。该结构在提高效率的同时，降低了电路复杂度。

• 单位
  浙江大学; 航天学院