高效率高谐波抑制功率放大器的设计

本芯片采用InGaP/GaAs HBT工艺制作，图4为芯片实物图，DIE面积为1 mm×1 mm，整体封装大小为4 mm×4 mm。图5为本设计S参数测试结果，测试平台为安捷伦矢量网络分析仪E5071C。测试结果表明，在2 GHz频率处该设计的S参数为：S21=35.1 dB，S11<-10 dB，S22<-10 dB，从S参数看出本设计获得了很好的小信号性能。图6为输出功率和输入功率的关系图，从图可知当Pin小于0 dBm时，放大器工作于线性工作状态，当Pin大于0时开始出现压缩，到达3 dBm时，输出功率已经饱和，此时Pout=35.2 dBm，放大器的1 dB压缩点为P1dB=34.2 dBm。

从该图可知，该放大器获得了较好的线性度。图7为增益Gain和效率PAE随着输入功率的变化的曲线图，该图表明该设计的增益在Pin<0 dBm时，增益波动小于0.2 dB，表明该设计获得了很好的AM-AM，在饱和工作时，即Pout=35.2 dBm时，效率为PAE=48%；工作于1 dB压缩点时，即Pout=34.2 dBm时，效率为PAE=43%。从效率曲线图可知，该放大器不但在饱和工作时获得了很高的效率，在线性工作时也获得了很好的效率。表1是该设计的谐波性 能与其他设计的比较，从表1可知本设计在考虑二次谐波同时还兼顾了高次谐波，达到了良好的谐波抑制，特别是在对高次谐波的处理上。

3 总结

本文通过在功率放大器的输出匹配网络中引入多个LC谐振网络来对功率放大器的谐波能量进行回收和利用，提高了功率放大器的效率，抑制了负载端的谐波分 量。该方法简单，易于实现及利于功率放大器的小型化。利用该方法设计了一个工作于2 GHz频率的功率放大器，该功率放大器的实测结果为：增益为Gain=35 dB，1 dB压缩点为P1dB=34.2 dBm，饱和工作时效率为PAE=48%，各次谐波分量大小分别为：HD2=-53 dBc、HD3=-58 dBc、HD4=-65 dBc、HD5=-60 dBc。测试结果表明，该方法设计的功率放大器获得了很好的效率和谐波性能。