【摘 要】
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现代无线通信系统为了提升信道容量、传输速率和可靠性,采用了高频谱利用率和强抗干扰能力的OFDM、MIMO-OFDM等技术。而这些技术的高信号峰均比,也给通信系统中的射频功率放大器带来了更高的线性度要求。为了实现高线性,功率放大器一般工作在效率较低的功率回退区,但过低的效率又会缩减移动通信设备的待机时长。射频功率放大器作为无线通信系统中的关键部件,使其同时具备高线性、高效率性能一直是射频领域研究的热
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现代无线通信系统为了提升信道容量、传输速率和可靠性,采用了高频谱利用率和强抗干扰能力的OFDM、MIMO-OFDM等技术。而这些技术的高信号峰均比,也给通信系统中的射频功率放大器带来了更高的线性度要求。为了实现高线性,功率放大器一般工作在效率较低的功率回退区,但过低的效率又会缩减移动通信设备的待机时长。射频功率放大器作为无线通信系统中的关键部件,使其同时具备高线性、高效率性能一直是射频领域研究的热点和难点。本文基于InGaP/GaAsHBT工艺,设计了一款工作频率为815～915MHz,应用于LTE通信系统的高线性射频功率放大器芯片。该功率放大器通过自适应偏置电路提升HBT晶体管的热稳定性,采用双音负载/源牵引确定最佳负载/源阻抗,输出匹配网络使用片外设计的方法,由PCB基板上的高Q值集总元件、键合金线以及传输线实现。功率放大器通过宏捷科技公司（AWSC）的2um InGaP/GaAsHBT工艺进行流片,测试结果表明,功率放大器在工作频带内,增益大于29d B,输入回波损耗大于14d B;输入10MHz 50RB QPSK LTE调制信号测得,回退输出功率28d Bm时,第一邻信道泄漏比(UTRAACLR1)小于-38.1d Bc,第二邻信道泄漏比(UTRAACLR2)小于-44.8d Bc,PAE为35～36%。通过对流片的功率放大器总结与分析,在其基础上进行电路结构改进,设计了一款工作频率为715～915MHz的高效率高线性J类功率放大器。该功率放大器通过J类输出匹配网络改变时域电压波形,减小电压电流的重叠损耗功率,以此提高功率附加效率;通过添加线性补偿器抑制功率放大器的非线性失真,提高线性度。仿真结果表明,功率放大器在715～915MHz频率范围内,增益在35～36.5d B之间,输入输出反射系数小于-10d B,饱和输出功率为33d Bm,P1d B在31.5d Bm左右,PAE最高点达到55%,输出功率Pout回退至28d Bm时,三阶互调系数IMD3为-41d Bc,PAE在40%左右。改进后的J类功率放大器在工作带宽、增益和效率上都有很大的提升。
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