【摘 要】
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移动通信的飞速发展和射频终端数量的爆炸式增长,给生产生活方式带来了翻天覆地的变化,尤其是随着5G技术的到来,人们即将进入万物互联的时代。现如今,各种通信制式并存,频谱作为一种有限资源越来越受到各国的重视,双频和多频带通信成为研究的重点。在射频前端通信设备中,射频功率放大器是消耗能量最多的器件,因此在特定频带实现功放的高效率输出是节省能源的有效途径。本文先后阐述了功放的类型、指标、匹配方式等基本理论
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移动通信的飞速发展和射频终端数量的爆炸式增长,给生产生活方式带来了翻天覆地的变化,尤其是随着5G技术的到来,人们即将进入万物互联的时代。现如今,各种通信制式并存,频谱作为一种有限资源越来越受到各国的重视,双频和多频带通信成为研究的重点。在射频前端通信设备中,射频功率放大器是消耗能量最多的器件,因此在特定频带实现功放的高效率输出是节省能源的有效途径。本文先后阐述了功放的类型、指标、匹配方式等基本理论,在此基础上着重对双频匹配进行了研究,并设计实现了几种双频功放。（1）提出了一种具有带通特性的双频功放设计方法。首先从晶体管的电流源端面出发,对连续J类和连续逆F类功放的谐波条件进行分析,得出使功放在混合类模式下工作的谐波条件。之后通过单节开路变式的步进阻抗谐振线（SIR）来实现谐波控制,同时在所设计频带外引入两传输零点来构成带通特性。为验证设计的合理性,应用CGH40010F GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）设计实现了一款工作于2.4 GHz和3.5 GHz的并发双频功率放大器,两频点处的漏极效率分别为77.3%和76%,对应增益为11.3和11.7 d B,同时拥有优于-25 d Bc的邻道泄露比（ACLR）。（2）实现了一种带谐波控制的双频匹配方法。从晶体管的漏极端面出发,分别使输出匹配网络的各部分满足特定的阻抗条件来实现谐波控制和双频变换,使其在所设计频段处满足连续J类阻抗条件,在保证高效率的同时拓展功放的工作带宽。应用CGH40006P设计制造了适用于5G双频段的高效率功率放大器,测试结果表明所设计功放在3.1-3.6 GHz和4.7-5.1GHz范围内漏极效率均超过70%,饱和增益高于7 d B。（3）提出了一种具有高回退效率的双频Doherty功放设计方法。在上述设计的基础上,将其运用于Doherty功放的主路和辅路上,再将其它部分进行双频化,提出了三段式阻抗逆变器,可以在两频点处实现阻抗变换,最终得到面向5G频段的高效率双频功率放大器。所设计的功放在3.3-3.6 GHz和4.8-5.0 GHz范围内拥有超过60%的饱和漏极效率,6 d B回退效率分别为46.3%-54.2%和40.9%-44%,饱和输出功率均高于41.3 d Bm,同时两频段ACLR均优于-27 d Bc。（4）针对E波段不同栅指栅宽的GaN HEMT进行了预研。根据设计指标与工艺特性,分析了所需要的功率管种类,之后绘制了所有类型的晶体管并进行了流片,并在流片后对管芯进行了I-V特性测试。
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