一種GaN寬禁帶功率放大器的設(shè)計(jì)
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1．3．4 匹配網(wǎng)絡(luò)、偏置電路設(shè)計(jì)
匹配電路主要用來進(jìn)行阻抗變換，其最終的目的是為了實(shí)現(xiàn)最大的功率傳輸。在仿真設(shè)計(jì)過程中，首先假設(shè)是在理想偏置電路的情況下利用取得的最佳源阻抗和最佳負(fù)載阻抗進(jìn)行輸入、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，然后根據(jù)1／4λ準(zhǔn)則進(jìn)行偏置電路設(shè)計(jì)，并通過微調(diào)電路部分參數(shù)使偏置電路滿足射頻扼流的要求。在Agilent ADS軟件中，為使設(shè)計(jì)能夠準(zhǔn)確模擬真實(shí)情況，一般需要在電路設(shè)計(jì)(基于模型的)之后進(jìn)行RFMomen-tum優(yōu)化仿真。圖5為Agilent ADS軟件設(shè)計(jì)的放大器匹配網(wǎng)絡(luò)與偏置電路。圖5中，微波電路基板材料選用的是Rogers公司的RT／duroid 6002板材，介電常數(shù)為2．94，厚度為O．254 mm。優(yōu)化仿真過程中發(fā)現(xiàn)：放大器的效率和帶寬是一對(duì)矛盾，當(dāng)效率提高時(shí)，帶寬變窄，反之亦然。
2 指標(biāo)測(cè)試
放大器實(shí)物如圖6所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/166546.htm
對(duì)設(shè)計(jì)的寬禁帶功率放大器進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試條件是：連續(xù)波工作，漏極電壓VDS=28 V，柵極電壓VGS=-2．5 V。圖7為頻率為2．35 GHz時(shí)，放大器輸出功率、附加效率隨輸入功率的變化曲線。由測(cè)試結(jié)果可知：隨著輸入功率的增大，放大器的輸出功率近似呈線性增大，在26 dBm開始出現(xiàn)飽和；隨著輸入功率的增大，放大器附加效率增大，在27 dBm時(shí)達(dá)到最大附加效率68．5％。實(shí)驗(yàn)還在2．2～2．6 GHz頻率范圍內(nèi)(0．5 GHz為步長(zhǎng))測(cè)試了放大器的輸出功率和附加效率參數(shù)，測(cè)試結(jié)果如圖8所示。在2．25～2．5 GHz頻率范圍內(nèi)，放大器輸出功率在10 W以上，附加效率也超過60％。在2．3～2．4 GHz頻率范圍內(nèi)，輸出功率超過15 W，附加效率超過67 9／6，放大器滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。
3 結(jié)語
利用SiC基GaN寬禁帶功率器件設(shè)計(jì)制作了S波段10 W功率放大器。試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的放大器在2．3～2．4 GHz內(nèi)附加效率在67 9／6以上，也證實(shí)了寬禁帶器件高效率、高增益的特點(diǎn)。
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