基于GaAs的宽带与高线性放大器的研究与设计

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:qazmlp159753
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随着半导体技术的蓬勃发展,越来越多的高性能半导体材料被开发出来,广泛运用到人类生产生活的各个领域。在众多半导体材料中,GaAs以其出色的性能,逐渐成为电子工业领域中不可缺少的一个组成部分。以GaAs为衬底材料的单片微波集成电路更是在个人移动通信、雷达、仪器仪表、电子战武器系统等领域得到了广泛的运用。得益于GaAs半导体技术的发展,微波放大器的性能也得到了巨大的提升。本论文的主要内容在于采用GaAs pHEMT和GaAs HBT两种工艺,分别设计了一款宽带放大器和一款高线性放大器。第一款基于GaAs pHEMT的宽带放大器采用分布式结构。由于晶体管的特性对分布式放大器的性能影响很大,因此该设计先建立起基于FET小信号模型的理想分布式放大器,并在此基础上探讨晶体管的本征参数对分布式放大器性能的影响。考虑到在高频频段,漏极线的损耗较大,因此该设计的增益单元采用能补偿漏极线损耗的Cascode结构。为解决分布式放大器在截止频率处的不稳定情况,采取了相应的措施保障分布式放大器满足绝对稳定条件。最后针对所设计的分布式放大器,设计了栅极线和漏极线低频终端,解决了低频频段增益过冲的问题,改善了分布式放大器整体的增益平坦度。仿真结果表明:所设计的宽带放大器具有超过30GHz的带宽,在0.1-30GHz范围内,小信号增益大于15dB,且具有较好的增益平坦度,输入输出回波损耗小于-10dB,1dB压缩点输出功率能达到21dBm。第二款基于GaAs HBT工艺的高线性功率放大器采用3级级联结构。通过在前两级添加负反馈的方式,提高电路的稳定性。通过使用有源线性偏置电路和谐波抑制等手段优化该功放的线性度和效率。对GaAs HBT高线性功率放大器进行调试后,得到的测试结果表明该功放的小信号增益达到36dB,同时11小于-10dB,获得了良好的输入匹配,1dB压缩点输出功率为32.1dBm,功率附加效率达到35%,在频率为2.14GHz,输出功率在24.5dBm时,ACPR测试结果为-47.1dBc(20MHz偏移量),二次谐波抑制达到了-46.8dBc,达到了较好的线性度。
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