5～12GHz新型復(fù)合管寬帶功率放大器設(shè)計(jì)

在微波頻段，GaAs HBT的反向傳輸散射參數(shù)S12很小。因而單向模型經(jīng)微小修正后就可以作單向近似，以至于這種器件的輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)就可以分開設(shè)計(jì)，分別解決寬帶功放的輸入端和輸出端的匹配問題，由于有源器件隨頻率上升，其增益按6 dB倍頻程下降，因此輸入匹配網(wǎng)絡(luò)需要提供一個(gè)增益補(bǔ)償，以保證放大器平坦的增益特性。為了使放大器的增益更平坦，應(yīng)用CAD技術(shù)對電路的初步設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，最終得到較為滿意的單級功率放大器。

在Kink頻率點(diǎn)處復(fù)合管寬帶放大器的大信號參數(shù)如圖7(a)所示。5～12 GHz頻帶內(nèi)小信號參數(shù)仿真曲線及兩款放大器功率增益的帶寬特性對比如圖7(b)所示。

從圖7可以看出，普通管放大器在6～10 GHz的工作頻率范圍內(nèi)，功率增益PGain=12 dB，增益帶寬積為16 GHz，復(fù)合管結(jié)構(gòu)放大器功率增益為PGain=11 dB，帶寬拓展至5～12 GHz，增益帶寬積達(dá)到25 GHz，明顯高于前者。以上結(jié)果較好地說明了利用新型HBT復(fù)合管結(jié)構(gòu)能有效地消除HBT的大信號Kink效應(yīng)，進(jìn)而擴(kuò)展放大器帶寬。同時(shí)，設(shè)計(jì)的復(fù)合管結(jié)構(gòu)寬帶功率放大器在整個(gè)頻率范圍內(nèi)具有較高的功率輸出，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)束語

利用一種新型HBT復(fù)合晶體管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了5～12 GHz寬帶功率放大器，并采用AWR軟件進(jìn)行CAD優(yōu)化，使寬帶功放達(dá)到較高的性能指標(biāo)。另一方面，利用普通管HBT設(shè)計(jì)了一款寬帶功率放大器電路作為比較，結(jié)果表明：采用該新型HBT復(fù)合晶體管結(jié)構(gòu)作為有源器件可以有效消除Ga-As HBT的大信號Kink效應(yīng)，利用其設(shè)計(jì)寬帶功率放大器可以有效提高放大器的增益帶寬積，同時(shí)和其他技術(shù)相比，該放大器結(jié)構(gòu)簡單，具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。