A 17–26.5 GHz 42.5 dBm broadband and highly efficient gallium nitride power amplifier design

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.