基于 CGH40010 的射频放大器的设计
毕业设计文献综述
【前言】
微波功率放大器是现代无线通信系统中发射链路的重要构件之一，在卫星通讯、雷达、电子对抗、遥感勘测、射电天文、微波通信和数字电视等领域中，微波功率放大器都具有重要的地位。因此，对微波功率放大器技术的研究具有重要意义。现代无线通信系统一般由发射链路和接收链路组成，功率放大器是发射链路中重要的构件之一，位于发射机的末级，是电子设备功耗的主要部分，也是成本最高的部分。功放的主要作用是在要求的发射频率上将低电平信号放大到足够的功率电平，以实现远距离传输。微波功率放大器已经广泛的应用于无线通信和军事等领域，如宇宙通讯、雷达、电子对抗、遥感勘测、射电天文、微波通信、数字电视发射机以及各种高精度微波测量系统，推动了通信产业的迅速发展。
【课题研究的国内外发展历程及现状】
射频功率放大器（PA）的快速发展得益于射频器件的高速发展和射频技术的日渐提升。射频放大电路的核心是射频晶体管。自 1947 年 12 月在贝尔实验室William Shockley 发现双极晶体管 BJT 开始，硅双极晶体管就开始应用于微波射频领域。到 1966 年，第一个金属半导体场效应管被发明，其良好的极高频性能在 1967 年展现出来，此时相比于硅双极晶体管已经有了更快的速度，但造价相对也更高。 再到80年代的异质结双极晶体管（HBT）和90年代的高电子迁移率晶体管（HEMT）的相继研发成功，射频晶体管和射频微带电路相结合便构成了微带混合集成电路（HMIC）。设计更好更高性能的射频放大器也因工艺和技术的日益发展成为可能。
1980 年，日本富士通 Mimura 的 Takashi Mimura（三村高志）制造出世界上第一个 HEMT 器件。在此之后 HEMT 便逐渐渗入到人们的日常生活中，成为人们生活离不开的一种元器件。
2010 年，Paul Saad 等人设计高效的 2-4 GHz 倍频程带宽 GaN-HEMT 功率放大器。利用源牵引和负载牵引技术仿真得出最优情况下的源阻抗值和负载阻抗值，并且为晶体管设计宽带匹配电路。大信号测量结果表明，在 1.9-4.3 GHz 范围内，可获得 9-11 dB 的功率增益和 57％-72％的漏极效率，而相应的功率附加效率（PAE）为 50％-62％。此外，在频带上保持高于 10W 的输出功率。使用 20 MHz 长期演进信号进行线性化调制测量，峰均比为 11.2 dB，平均 PAE 为 27％和 25％，相邻信道泄漏比为-44 和-42 dBc，分别为 2.5 和 3.5GHz。
2012 年，MHD.Tareq Arnous 等人设计出一款高效率宽带 GaN 功率放大器。考虑谐波的影响和非线性器件的寄生元件的影响，以确保精确匹配网络设计以实现高效率，使用整个工作频带的负载牵引仿真获得最佳基波和谐波负载阻抗。从连续波大信号测量中，在带宽上获得了 44dBm 的平均输出功率。相应的漏极效率介于 73-80％之间，增益为 12dB。使用具有 7.3 dB 峰值平均功率比（PAPR）的 10 MHz LTE 信号进行线性化调制测量，显示平均功率附加效率（PAE）为 38。
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