20 MHz～520 MHz宽带功率放大器的研制
2020年电子技术应用第8期
李 贺，梁 坤，刘 敏，何 颖，张 晖
中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏 无锡214072
摘要： 新一代半导体材料GaN相比于Si、GaAs等材料，具有禁带宽、击穿场强高、热稳定性优异等特性，在宽带功放的设计中被广泛使用。基于CREE公司的两款GaN功率芯片进行级联，匹配电路为集中元件和分布元件混合，采用负反馈技术提高带宽，RC并联网络提高稳定性，设计了一款20 MHz～520 MHz的宽带功放。利用ADS软件对芯片模型和匹配电路进行优化仿真和实际调试，在20 MHz～520 MHz频段内，功放模块饱和输出功率大于9 W，增益大于29.5 dB，漏极效率高于40%，带内平坦度为±0.7 dB。
中图分类号： TN722.75
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200264
中文引用格式： 李贺，梁坤，刘敏，等. 20 MHz～520 MHz宽带功率放大器的研制[J].电子技术应用，2020，46(8)：1-4，8.
英文引用格式： Li He，Liang Kun，Liu Min，et al. Design of 20 MHz～520 MHz broad-band power amplifier[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(8)：1-4，8.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200264
中文引用格式： 李贺，梁坤，刘敏，等. 20 MHz～520 MHz宽带功率放大器的研制[J].电子技术应用，2020，46(8)：1-4，8.
英文引用格式： Li He，Liang Kun，Liu Min，et al. Design of 20 MHz～520 MHz broad-band power amplifier[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(8)：1-4，8.
Design of 20 MHz～520 MHz broad-band power amplifier
Li He，Liang Kun，Liu Min，He Ying，Zhang Hui
China Electronics Technology Group Corporation No.58 Research Institute，Wuxi 214072，China
Abstract： GaN, as the new generation semiconductor material, has much wider forbidden bandwidth, higher breakdown voltage, more excellent thermal stability than Si and GaAs, and thus is widely used in the broadband power amplifier design. Based on two GaN RF dies of CREE company are cascaded and the matching circuit is a mixture of centralized and distributed components, a broadband power amplifier is designed in the 20 MHz～520 MHz frequency by using feedback technology to improve band width, RC parallel network to improve stability and micro-strip hybrid matching circuit. The die model and matching circuit are optimized and debugged by the ADS software. In the 20 MHz～520 MHz frequency band, the saturation output power of this power amplifier is more than 9 W, the gain is more than 29.5 dB, the drain efficiency is higher than 40% and the gain flatness is ±0.7 dB.
Key words : GaN；broadband power amplifiers；feedback；saturation output power；gain
0 引言
随着无线通信和军事领域新技术和新标准的不断发展，要求微波通信系统向宽带化、低噪声、小型化、集成化以及更高的工作频率发展[1]。而放大器组件是通信系统中的关键组成部分，因此系统整体对放大器组件的工作带宽、性能指标、体积、重量、可靠性等都提出了更高的要求[2]。
现代系统对宽带功放的要求达到多个倍频程的带宽，目前使用宽带放大器设计的主要结构包括电抗/电阻匹配网络、并联电阻性反馈、平衡结构和分布式结构[3]。其中负反馈技术是实现宽带功放的常用技术，当负反馈电路设计合理时，可以使所设计的功放在工作频带内保持增益平坦和阻抗匹配，同时改善直流和射频稳定度，并改善温度变化对功放性能的影响[4]。近年来，随着第三代宽禁带半导体GaN的日益成熟，由于具有禁带宽度宽、击穿电压高、热导率大、抗辐射能力强、化学性质稳定和功率密度高等特点[5]，因此以此为基础设计的单器件宽带功放结构简单，稳定性好。
本文使用CREE公司型号CGH60008D(8W)级联CGH60015D(15W)的GaN管芯设计了一个多倍频的宽带功放，基于负载牵引技术[6]，仿真阻抗，设计匹配网络，在20 MHz~520 MHz频率范围内实现增益30 dB、效率40%和输出功率10 W。
论文详细内容请下载:http://www.chinaaet.com/resource/share/2000002918
作者信息:
李 贺，梁 坤，刘 敏，何 颖，张 晖
(中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏 无锡214072)
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