17–26.5 GHz 42.5 dBm宽带高效率GaN功率放大器设计

2022年第23卷第2期

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《信息与电子工程前沿（英文）》 >> 2022年第23卷第2期 doi: 10.1631/FITEE.2000513

17–26.5 GHz 42.5 dBm宽带高效率GaN功率放大器设计

1东南大学射频与光电集成电路研究所，中国南京市，210096；2南京电子器件研究所，微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室，中国南京市，210016；3教育部射频集成电路与射频系统工程研究中心，中国南京市，210016

收稿日期： 2020-09-29 录用日期： 2022-02-28 发布日期： 2022-02-28

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摘要

提出一种在微波频段具有宽带、高效率的氮化镓（GaN）功率放大器。该功率放大器采用0.15 μm栅长GaN-HEMT工艺，其工作频段可以覆盖整个K频段，即17–26.5 GHz。为获得更好的输出功率和功率附加效率（PAE），根据晶体管的性能，设计了最优前后级驱动比和最佳晶体管尺寸，并采用宽带低损耗电路拓扑结构，实现宽带高效率设计。同时，将谐波控制结构巧妙地集成到驱动级匹配电路中，提升高频效率，确保整个频段内获得较高功率附加效率。该功率放大器采用三级放大拓扑结构，在连续波条件下，测试结果表明，在17–26.5 GHz频带范围内饱和输出功率超过42.5 dBm，平均PAE为30%，在19.8 GHz时PAE达到最大，为32.1%，输出功率平坦度优于1.0 dB。该芯片结构紧凑，面积仅为4.2 mm×3.0 mm，可广泛应用于收发组件、无线通信、电子测量仪器等领域。

关键词

K波段 ; 高效率 ; 宽带 ; 氮化镓（GaN） ; 功率放大器