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TechnicalFeature  技术特写



                  DC Bias               线的结构方便制造，避免了当
                                        二次和三次谐波匹配短截线间
                                        距小时彼此相互重叠。
                                            在1.95到2.65GHz的频带
                                        上的相应目标负载和输出匹配
                                        网络的特性（基波、二次谐波
      RF In                    RF Out   和三次谐波）如图7所示。显
                                        然二次和三次谐波分量符合设
                                        计要求。
      图5：连续F类输出匹配网络布局。                                           图8：制造的BHPA。
                                        BHPA的制造和测量
                                            该设计是在ε r =2.2，介质厚度为           PAE为60%至79.9%、带宽为30.4%、工
          0                             0.787mm，铜厚度为18μm的Rogers           作频率从1.95到2.65GHz。最高的PAE是
        –10                Rectangular  5880基板上实现的（图8）。Wolfspeed          79.9%，但是在整个工作频带内保持这
                           Stub
        –20  Radial Stub                CGH40010F氮化镓HEMT封装器件的             么高的PAE几乎是不可能的（较高工作
        |S 21| (dB)  –30                漏极偏置为28V，其相应的静态漏极电                频带的PAE下降到了60%）。
        –40
        –50                             流为168mA。大信号连续波（CW）功                   一个5MHz的WCDMA信号用来评
        –60                             放参数从1.95测量到2.65GHz。图9中的           估2.14GHz时线性度和相邻信道功率
        –70                             结果显示了功放的输出功率、增益、漏                 比（ACPR）。带有和不带有数字预失
          1.6  1.8  2.0 2.2 2.4  2.6 2.8  3.0  极效率和PAE随频率变化的函数。该样         真（DPD）的BHPA输出频谱如图10所
                  Frequency (GHz)
                                        品的输出功率为39.7至41.7dBm、峰值            示。功放实现了32.1%的平均漏极效率
      图6：径向短截线与矩形短截线的比较。                    80                            和35.3dBm的输出功率。±5MHz偏移时
                                                                          ACPR为-32.8dBc和-32.7dBc，±10MHz
      一系列解决方案。成功设计的关键是在                      (%)  60               60     偏移ACPR为-50.5dBc和-50.9dBc。在使
      宽频带中分别包含这些区域中的匹配负                                                   用DPD后，ACPR在±5MHz偏移下显着
      载阻抗。因此电压波形不严格遵循图1所                  Output  Power (dBm)  40  40     提升至-49.7dBc和-48.6dBc，±10MHz偏
      示的变化。                                 Drain E  20            20     移时显着提升至-59.0dBc和-55.6dBc。
                                                                   80 Gain (dB) PAE (%)
      输出匹配网络                                 0  2.0  2.2  2.4  2.6  0     结论
         在这种结构中，MRS用于谐波控                           Frequency (GHz)            本文提出了一种由四路MRS谐波
      制，而阶梯式阻抗变换器用于在特定频                 图9：BHPA的性能测试。                     控制结构和阶梯式阻抗基波匹配结构组
      率范围内进行基波匹配。商业计算机辅                                                   成的输出匹配网络新方法。这种方法为
      助设计（CAD）软件用于更高精度地确                                                  BHPA设计提供了一种简单方案。使用
                                                  BHPA Output  Without  DPD
      定给定设备的谐波阻抗。用于连续F类                                                   氮化镓HEMT在1.95GHz至2.65GHz的
                                                  BHPA Output  With DPD
      设计的输出匹配网络如图5所示。                        20                           工作频带上实现了宽带高效功率放大器
         如图6所示，径向短截线具有比矩                     10                           （BHPA）。其性能可以与表1所示的
      形短截线更宽的带宽和更深的谐振。然                       0                           当前最先进的设计相媲美。分析表明，
      而更重要的是四个径向短截线结构可以                     –10                           二次谐波匹配良好，利于高效率和输出
      在宽带上实现恒定的0欧姆电阻。换句话                  Normalized Power  Spectral Density (dB)  –20  功率。三次谐波阻抗匹配理论扩展到实
      说它形成一个独立于基本匹配网络的稳                     –30                           际宽带设计，消除了固定的三次谐波负
      定结构。此谐波网络是将谐波负载与基                     –40                           载（就像连续F类工作模式定义的）极
      波匹配分离的关键。此外上下径向短截                                                   难实现宽带的事实。测试结果表明，
                                            –50
                                                  2.13   2.14    2.15     该结构可以在1.95至2.65GHz频段实现
                                                     Frequency (GHz)      高效率和高功率增益。使用数字预失真
                Z2
                                        图10：5MHz WCDMA信号经过具有和             （DPD）改善了其线性度。■
                                        不具有DPD的BHPA的输出频谱。                     （译者：于斌）            下转第82页
            Z1                                                         表1
                                 Z3
                                                                    BHPA的比较
                                                                                   Output Power
                                            Ref         Class      Bandwidth (GHz)                PAE (%)
                                                                                       (W)
                                            11         Class E        2.1 to 2.7    9.3 to 12.7   53 to 63
                                            12         Class J       2.15 to 2.65    10 to 12   57.6 to 65.5
      图7：连续F类输出匹配网络的阻抗，                     13     Continuous Class F  2.15 to 2.65  11.4 to 15   61 to 71
      显示基波（Z 1 ），二次（Z 2 ）和三次
      （Z 3 ）谐波分量。                        This Work  Continuous Class F  1.95 to 2.65  9.3 to 14.8  60 to 79.9

      52                                                            Microwave Journal China  微波杂志  Jul/Aug 2017
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