GaN高效率功率放大器設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信系統(tǒng)的發(fā)展，人們對功率放大器的效率、功率等性能的要求越來越高，因此高效率功放成了近幾年的研究熱點(diǎn)。第三代半導(dǎo)體材料GaN HEMT具有功率密度大、擊穿電壓高、電子飽和漂移速度高等特點(diǎn)，因此非常適合應(yīng)用在高效率電子器件中。
　　本文首先簡要的介紹了GaN HEMT器件和功率放大器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了如下的工作：
　　1、對F類功放基本原理進(jìn)行了分析，用Cree公司的CGH40010 GaN HEMT晶體管

2、設(shè)計(jì)了中心頻率為2.14GHz，帶寬為100MHz內(nèi)功率附加效率（PAE）大于70％的F類功率放大器。通過漏極偏置電路中串聯(lián)的1/4λ短路分支線與輸出電路中并聯(lián)1/12λ開路分支線，能夠?qū)崿F(xiàn)二次諧波短路和三次諧波開路，從而在晶體管的輸出端得到近似方波的電壓波形和半正弦波的電流波形。測試結(jié)果表明，功放的最大效率可達(dá)55.47%。該成果為無線通信系統(tǒng)中，提高功放效率的實(shí)現(xiàn)提供了一定的幫助。
　　2、研究了缺陷地結(jié)構(gòu)（DGS）仿真方法和

3、設(shè)計(jì)技術(shù)。結(jié)果表明周期型不對稱螺旋形DGS結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對二次和四次諧波的抑制作用，同時對基波三次諧波和五次諧波導(dǎo)通，因此可以運(yùn)用到逆F類功放的輸出輸入電路中，從而實(shí)現(xiàn)逆F類功率放大器的小型化、高性能。
　　3、針對逆F類功率放大器帶寬窄的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于周期型不對稱螺旋形DGS結(jié)構(gòu)的逆F類功放。此功放的中心頻率為2.14GHz，帶寬300MHz范圍內(nèi)功率附加效率可大于71%，其最大值可達(dá)78.3%。測試結(jié)果表明，該功放最大效率