c波段射频功率放大器的设计

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1、高新技术C波段射频功率放大器的设计娄崇义苏莹(长春理工大学吉林长春130022)摘要：射频功率放大器是发射机的重要组件，它的设计成了微波发射系统的关键。氮化镓功率管的宽带隙、高击穿电场等特点，使其具有带宽宽，高效特性等优点。本文使用ADS仿真软件对一款功率放大器进行仿真和电路设计，根据晶体管的小信号S参数和I—V曲线，对功率管的输入、输出阻抗匹配电路及其偏置电路进行优化设计，使其性能达到设计要求。在4GHz～6．5GHz的频段内，对输入功率为0dBm射频信号，输出大于38dBm的射频信号，带内波动≤±1dB。关键词：增益平坦度GaN半导体小信号方法功率放大器中图分类号

2、：TN722．1文献标识码：A文章编号：1672—3791(2013)12(a)一0004—02新一代半导体功率器件GaN高电子迁载阻抗，就必须将管子的封装参数计人输稳定性分析。因为一旦由于器件内部元件移率晶体管。具有宽禁带、高击穿场强、高出匹配电路中。所以就要求得Cds的参数匹配不均造成不稳定条件，就可能对激励功率密度等优点，理论上特别适合应用于值。设计功率放大器时使用封装氮化镓场信号产生敏感效应，引起自激显现，这样很高频、高功率的功率器件的场合。由于具备效应管就一定要准确确定封装寄生元件的容易烧毁管子。添加稳定性仿真因子后，对这些优点，宽禁带半导体功率器件可以明参

3、数值。由于芯片手册提供了封装寄生元全电路进行仿真，观察其在2～8GHz频带显提高电子信息系统的性能，广泛应用于件的参数值，计算其输出阻抗，根据史密斯内的稳定性。仿真结果如图2所示。雷达、通信、战斗机、海洋勘探等重要领域。圆图中匹配方法搭建匹配电路，并依据从仿真结果图2可以看出，在2～8GHz本文使用AgilentADS仿真软件设计出一款ADS提供的阻抗匹配软件，将负载阻抗匹频段内，稳定系数K大干l，所以电路是稳定2．5G带宽的C波段功率放大器，可用于雷配到50Q。根据Cgs的值，可以确定源阻抗的。达发射机、无线通信及软件无线电的驱动匹配电路。将全电路仿真，优化匹配结构

4、，调整微带级或末级功率放大模块，其主要技术指标偏置电路的主要作用是将直流供电模线和匹配电容值，观察$21，S11、$22的变化情为：工作频率为4～6．5GHz的频段内；输入块提供的电压加到放大器的栅极和漏极上，况。经过调整后得到仿真结果如图3所示。功率为0dBm；输出平均功率38dBm；带内同时具有隔离射频信号、滤波、稳定电路等从仿真结果可以看出，在5～6．5GHz内波动≤±ldB。功能。功放级的直流馈电采用高阻抗的l／4增益S21达到l0dB以上，增益平坦度△G≤波长微带线，漏极28V供电，栅极一1V供电。2dB，S1l的值小于一25dBc，S22的值小1射频功放的

5、工作原理在1／4波长微带线之后并联几个旁路电容，于一12dBc。说明驻波和输出端反射很好，本设计的射频功率放大器，根据该放大以达到良好的滤波，提高稳定性。考虑到扇sl1、$22都已经匹配到50Q附近，功率管工器的工作频带、输出功率等特点。在进行功形微带线的很多优良特性，用扇形微带线代作达到最佳状态，满足设计指标要求。放总体设计时，采用分级设计，再进行级联的替l／4波长开路并联短截线。2．2驱动级设计设计方法，本功放模块采用两级放大，驱动级使用ADS软件中的传输线计算工具计在驱动级采用C波段的功率放大模块采用C波段的功率放大模块EMM5078ZV，在算微带线的尺寸，将全

6、匹配电路进行微带EMM5078zV，该模块输出功率最大为功放级使用GaN功率管TGF2023，功放总体线设计，再加上栅极偏置电路和漏极馈电26dBm，放大倍数最大3OdB，频带范围3．4设计如图l所示，功放级电路侧重于保证输电路，最终得到功放级电路。～8．5GHz，漏源电压10V，栅源电压一3V，出功率的设计，驱动级放大电路则侧重干对任何一个功率放大芯片，都要进行输入输出均通过内匹配的方式匹配到提升增益的设计，同时保证增益平坦度和输入输出驻波。2射频功率放大器设计2．1功率放大级设计在功放级使用GaN功率管TGF2023，由于市场上大多数GaN射频功率放大管的生产厂商

7、没有提供大信号模型，没有ADS设计时需要的DesignKit，只在数据文件中提供器件的带内s参数。图1功放模块总体设计直流偏置仿真确定氮化镓管子的静态工作点，即确定管子的漏极电流、漏极偏置电压和栅极偏置电压。引入ADS中对场效应管直流仿真模板图，并添加二端口模型，导入刚刚编辑好的S参数文件，加入直流偏置仿真控件，确定在VDS=28V，IDS=0．5A时的VGS数值。由仿真结果得到栅极偏置电堪压VGS=-IV，这时的漏极电流为0．534A，与芷数据文件基本相同。璃在微波网络理论中，如果一个负载阻抗与一个网络匹配良好，那么负载阻抗的共轭复数将等于网络的输