高效率高谐波抑制功率放大器的设计

对于由LC构成的谐波处理网络，当其谐振在高次谐波频率上时，在基频处，该网络等效为一个电容，如图2所示，设L2C2谐振在n次谐波处（图2（a）），在基频处它等效为电容Ceq1（图2（b）），其关系为：

工作于基频时，该网络的阻抗为：

联立(3)(4)两式得：

即谐振网络在基频处的等效电容与谐振网络的电容关系为：

对于本设计因L2C2谐振在5次谐波频率处，L3C3谐振在3次谐波频率处，所以有：

对于L4C4组成的串联谐振网络，其谐振频率为2ω0，主要用于回收2次谐波能量，这样能对功放管输出端的电压和电流波形进行整形，减小两者之间的重合，提高功率放大器的效率。电容电感两者之间满足以下关系式：

1.2 整体电路设计

本文采用以上介绍的具有谐波抑制功能的输出匹配网络，采用InGaP/GaAs HBT工艺设计了一个工作于2 GHz频率的高效率高谐波抑制的功率放大器，该放大器采用三级放大结构，供电电压为5 V，具体电路结构如图3所示。

该设计为了获得高的增益采用了三级放大结构，其中第一级工作于A类状态，以获得高的线性度，该级采用了一个RC负反馈使电路能稳定工作；第二级工作于浅 AB类状态；第三级为了获得高的效率工作于深AB类状态。其中虚线方框内的部分为片内实现，方框外的部分采用多层基板、绑定线和贴片元件来实现。对于级间 匹配网络，匹配电感于外部绑定线实现有助于减少级间匹配网络的插损，获得了较高的效率和功率，同时调试灵活方便。对于输出匹配网络，其中L4由绑定线和基 板上的传输线共同组成，通过调节金线的长度，可以控制二次谐波分量的大小。而对于L3和L2，由于该网络是对高次谐波进行抑制，所需电感较小，主要是由多 层基板的过孔构成。

2 测试结果