氮化鎵集更高功率、更高效率和更寬帶寬的特性于一身,能夠?qū)崿F(xiàn)比GaAsMESFET器件高10倍的功率密度,擊穿電壓達(dá)300伏,可工作在更高的工作電壓,簡化了設(shè)計寬帶高功率放大器的難度。目前氮化鎵(GaN)HEMT器件的成本是LDMOS的5倍左右,已經(jīng)開始普遍應(yīng)用在EMC領(lǐng)域的80MHz到6GHz的功率放大器中。4.射頻微波功率放大器的分類放大器有不同種的分類方法,習(xí)慣上基于放大器件在一個完整的信號擺動周期中工作的時間量,也就是導(dǎo)電角的不同進(jìn)行分類,通過對放大器件配置不同的偏置條件,就可以使放大器工作在不同的狀態(tài)。在EMC領(lǐng)域,固態(tài)放大器中常用到的偏置方法是A類,AB類和C類。A類放大器A類放大器的有源器件在輸入正弦信號的整個周期內(nèi)都導(dǎo)通,普遍認(rèn)為,A類和線性放大器是同義詞,輸出信號是對輸入信號的線性放大,在無線通信應(yīng)用領(lǐng)域必須要考慮到針對復(fù)雜調(diào)制信號時的情況。在EMC應(yīng)用領(lǐng)域,輸入信號相對簡單,放大器必須工作在功率壓縮閾值的情況下。A類放大器是EMC領(lǐng)域常用的功率放大器,其工作原理圖如圖4所示。圖4:A類放大器的工作原理圖不管是否有射頻輸入信號存在,A類放大器的偏置設(shè)置使得晶體管的靜態(tài)工作點位于器件電流的中心位置。寬帶放大器是指上限工作頻率與下限工作頻率之比甚大于1的放大電路。云南超寬帶射頻功率放大器值得推薦
1.射頻微波功率放大器及其應(yīng)用放大器是用來以更大的功率、更大的電流,更大的電壓再現(xiàn)信號的部件。在信號處理過程中不可或缺的放大器,既可以做成用在助聽器里的微晶片,也可以做成像多層建筑那么大以便向水下潛艇或外層空間傳輸無線電信號。功率放大器可以被認(rèn)為是將直流(DC)輸入轉(zhuǎn)換成射頻和微波能量的電路。不是在電磁兼容領(lǐng)域需要在射頻和微波頻率上產(chǎn)生足夠的功率,在無線通信、雷達(dá)和雷達(dá)干擾,醫(yī)療功率發(fā)射機(jī)和高能成像系統(tǒng)等領(lǐng)域都需要,每種應(yīng)用領(lǐng)域都有它對頻率、帶寬、負(fù)載、功率、效率和成本的獨特要求。射頻和微波功率可以利用不同的技術(shù)和不同的器件來產(chǎn)生。本文著重介紹在EMC應(yīng)用中普遍使用的固態(tài)射頻功率放大器技術(shù),這種固態(tài)放大器的頻率可以達(dá)到6GHz甚至更高,采用了A類,AB類、B類或C類放大器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.射頻微波功率晶體管概述隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步,可用于RF功率放大器的器件和種類越來越多。各種封裝器件被普遍采用,圖1顯示了一個典型的蓋子被移除的晶體管。這是一個大功率為60W的采用了GaAsFET的平衡微波晶體管,適合推挽式的AB類放大器使用。海南射頻功率放大器產(chǎn)能發(fā)射機(jī)的前級電路中調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號功率很小,必須必采用高增益大功率射頻功率放大器。
主次級線圈121的第二端與射頻功率放大器的輸出端output耦接;輔次級線圈122的端與主次級線圈121的第二端耦接,輔次級線圈122的第二端與匹配濾波電路中的輸出端匹配濾波電路耦接。也就是說,在本發(fā)明實施例中,次級線圈由主次級線圈121以及輔次級線圈122組成,輔次級線圈122可以與輸出端匹配濾波電路組成功率合成的功能。在具體實施中,匹配濾波電路可以包括輸入端匹配濾波電路以及輸出端匹配濾波電路。輸入端匹配濾波電路可以與功率合成變壓器的輸入端、功率放大單元的輸出端耦接,以及與功率合成變壓器的第二輸入端、功率放大單元的第二輸出端耦接。輸出端匹配濾波電路可以串聯(lián)在輔次級線圈122的第二端與地之間。在具體實施中,輸入端匹配濾波電路可以包括子濾波電路以及第二子濾波電路,其中:子濾波電路的端可以與功率合成變壓器的輸入端以及功率放大單元的輸出端耦接,子濾波電路的第二端可以接地;第二子濾波電路的端可以與功率合成變壓器的第二輸入端以及功率放大單元的第二輸出端耦接,第二子濾波電路的第二端可以接地。也就是說,在本發(fā)明實施例中,在功率合成變壓器的輸入端以及功率合成變壓器的第二輸入端可以均設(shè)置有對應(yīng)的濾波電路。
將從2019年開始為GaN器件帶來巨大的市場機(jī)遇。相比現(xiàn)有的硅LDMOS(橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù))和GaAs(砷化鎵)解決方案,GaN器件能夠提供下一代高頻電信網(wǎng)絡(luò)所需要的功率和效能。而且,GaN的寬帶性能也是實現(xiàn)多頻帶載波聚合等重要新技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。GaNHEMT(高電子遷移率場效晶體管)已經(jīng)成為未來宏基站功率放大器的候選技術(shù)。由于LDMOS無法再支持更高的頻率,GaAs也不再是高功率應(yīng)用的優(yōu)方案,預(yù)計未來大部分6GHz以下宏網(wǎng)絡(luò)單元應(yīng)用都將采用GaN器件。5G網(wǎng)絡(luò)采用的頻段更高,穿透力與覆蓋范圍將比4G更差,因此小基站(smallcell)將在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中扮演很重要的角色。不過,由于小基站不需要如此高的功率,GaAs等現(xiàn)有技術(shù)仍有其優(yōu)勢。與此同時,由于更高的頻率降低了每個基站的覆蓋率,因此需要應(yīng)用更多的晶體管,預(yù)計市場出貨量增長速度將加快。預(yù)計到2025年GaN將主導(dǎo)RF功率器件市場,搶占基于硅LDMOS技術(shù)的基站PA市場。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù),2014年基站RF功率器件市場規(guī)模為11億美元,其中GaN占比11%,而橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)(LDMOS)占比88%。2017年,GaN市場份額預(yù)估增長到了25%,并且預(yù)計將繼續(xù)保持增長。預(yù)計到2025年GaN將主導(dǎo)RF功率器件市場。輸出匹配電路主要應(yīng)具備損耗低,諧波抑制度高,改善駐波比,提高輸出功率及改善非線性等功能。
溫度每升高10°C將會導(dǎo)致內(nèi)部功率器件的平均無故障工作時間(MTBF)縮短。AB類放大器在討論AB類放大器之前,讓我們簡單地說一說B類放大器。B類放大器的晶體管偏置使得器件在輸入信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通,在另半個周期截止,為了復(fù)現(xiàn)整個周期的信號,可采用雙管B類推挽電路,如圖所示。B類放大器的偏置設(shè)置使得當(dāng)在沒有輸入信號的情況下器件的輸出電流為零,每個器件只在特定的信號半周期內(nèi)工作,因此,B類放大器具有高的效率,理論上可以達(dá)到。但由于兩個管子交替著開啟關(guān)閉引起的交越失真使得線性度不好。這種交越失真的存在使它不適合商用電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。AB類放大器也是EMC領(lǐng)域常用的功率放大器,其工作原理圖如圖5所示。圖5:AB類放大器的工作原理圖AB類放大器試圖使得工作效率與B類放大器接近,而線性度與A類放大器接近。通過調(diào)整對偏置電壓的設(shè)置,使得AB類放大器中的每個管子都可以像B類放大器一樣分別在輸入信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通,但在兩個半周期中每個管子都會有同時導(dǎo)通的一個很小的區(qū)域,這就避免了兩個管子同時關(guān)閉的區(qū)間,結(jié)果是,當(dāng)來自兩個器件的波形進(jìn)行組合時,交叉區(qū)域?qū)е碌慕辉绞д姹粶p少或完全消除。通過對靜態(tài)工作點的精確設(shè)置。效率:功率放大器的效率除了取決于晶體管的工作狀態(tài)、電路結(jié)構(gòu)、負(fù)載等因素外,還與輸出匹配電路密切相關(guān)。重慶射頻功率放大器5w
射頻功率放大器是無線通信系統(tǒng)中非常重要的組件。云南超寬帶射頻功率放大器值得推薦
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種射頻功率放大器及通信設(shè)備。背景技術(shù):在無線通信中,用戶設(shè)備需要支持的工作頻段很多。尤其是第四代蜂窩移動通信(lte)中,用戶設(shè)備需要支持40多個工作頻帶(band)。而寬帶功率放大器(poweramplifier,pa)的性能會隨著工作頻率變化,難以實現(xiàn)很寬的功率頻率范圍。lte工作頻率一般分為低頻段(lb,663mhz~915mhz),中頻段(mb,1710mhz~2025mhz),高頻段(hb,2300mhz~2696mhz)。lte射頻前端也包含lb、mb、hb三個pa,每個功率放大器支持一個頻段,需要三個寬帶pa。尤其是lb的相對頻率帶寬,pa很難在整個頻段內(nèi)實現(xiàn)高線性和高效率,在設(shè)計的過程中會存在線性度和效率和折中處理,同時頻段內(nèi)的不同頻點的性能也不同。無線通信對發(fā)射頻譜的雜散有嚴(yán)格的要求。當(dāng)pa后連接的濾波器對諧波抑制較少因此要求pa的輸出諧波也較低。pa的匹配路同時要具有濾波性能。部分高集成的射頻前端芯片(如2g前端模組,nbiot前端模組),要求pa的匹配濾波電路同時具有很高的諧波抑制性能,因此不需要再在pa后增加濾波器。設(shè)計一種寬帶功率放大器,在功率頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)一致且良好的性能,成為寬帶pa的設(shè)計的重點和難點。云南超寬帶射頻功率放大器值得推薦
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