LateralDouble-diffusedMetal-oxideSemiconductor)和GaAs,在基站端GaN射頻器件更能有效滿足5G的高功率、高通信頻段和高效率等要求。目前針對3G和LTE基站市場的功率放大器主要有SiLDMOS和GaAs兩種,但LDMOS功率放大器的帶寬會隨著頻率的增加而大幅減少,在不超過約,而GaAs功率放大器雖然能滿足高頻通信的需求,但其輸出功率比GaN器件遜色很多。在5G高集成的MassiveMIMO應(yīng)用中,它可實現(xiàn)高集成化的解決方案,如模塊化射頻前端器件。在毫米波應(yīng)用上,GaN的高功率密度特性在實現(xiàn)相同覆蓋條件及用戶追蹤功能下,可有效減少收發(fā)通道數(shù)及整體方案的尺寸。實現(xiàn)性能成本的優(yōu)化組合。隨著5G時代的到來,小基站及MassiveMIMO的飛速發(fā)展,會對集成度要求越來越高,GaN自有的先天優(yōu)勢會加速功率器件集成化的進程。5G會帶動GaN這一產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。然而,在移動終端領(lǐng)域GaN射頻器件尚未開始規(guī)模應(yīng)用,原因在于較高的生產(chǎn)成本和供電電壓。GaN將在高功率,高頻率射頻市場發(fā)揮重要作用。GaN射頻PA有望成為5G基站主流技術(shù)預(yù)測未來大部分6GHz以下宏網(wǎng)絡(luò)單元應(yīng)用都將采用GaN器件,小基站GaAs優(yōu)勢更明顯。就電信市場而言,得益于5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的日益臨近。功率放大器因此要盡量采用典型可 靠的電路、合理分配增益、減少放大器的級數(shù),以降低故障概率。湖南有什么射頻功率放大器設(shè)計
4G/5G基礎(chǔ)設(shè)施用RF半導(dǎo)體的市場規(guī)模將達到16億美元,其中,MIMOPA年復(fù)合增長率將達到135%,射頻前端模塊的年復(fù)合增長率將達到119%。預(yù)計未來5~10年,GaN將成為3W及以上RF功率應(yīng)用的主流技術(shù)。根據(jù)Yole預(yù)測,2017年,全球GaN射頻市場規(guī)模約為,在3W以上(不含手機PA)的RF射頻市場的滲透率超過20%。GaN在基站、雷達和航空應(yīng)用中,正逐步取代LDMOS。隨著數(shù)據(jù)通訊、更高運行頻率和帶寬的要求日益增長,GaN在基站和無線回程中的應(yīng)用持續(xù)攀升。在未來的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中,針對載波聚合和大規(guī)模輸入輸出(MIMO)等新技術(shù),GaN將憑借其高效率和高寬帶性能,相比現(xiàn)有的LDMOS處于更有利的位置。未來5~10年內(nèi),預(yù)計GaN將逐步取代LDMOS,并逐漸成為3W及以上RF功率應(yīng)用的主流技術(shù)。而GaAs將憑借其得到市場驗證的可靠性和性價比,將確保其穩(wěn)定的市場份額。LDMOS的市場份額則會逐步下降,預(yù)測期內(nèi)將降至整體市場規(guī)模的15%左右。到2023年,GaNRF器件市場規(guī)模達到13億美元,約占3W以上的RF功率市場的45%。截止2018年底,整個RFGaN市場規(guī)模接近。未來大多數(shù)低于6GHz的宏網(wǎng)絡(luò)單元實施將使用GaN器件,無線基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用占比將進一步提高至近43%。RFGaN市場的發(fā)展方向GaN技術(shù)主要以IDM為主。江西短波射頻功率放大器定制微波固態(tài)功率放大器通常安裝在一個腔體內(nèi),由于頻率高,往往容易產(chǎn)生寄 生藕合與干擾。
因為這些特性,GaAs器件被應(yīng)用在無線通信、衛(wèi)星通訊、微波通信、雷達系統(tǒng)等領(lǐng)域,能夠在更高的頻率下工作,高達Ku波段。與LDMOS相比,擊穿電壓較低。通常由12V電源供電,由于電源電壓較低,使得器件阻抗較低,因此使得寬帶功率放大器的設(shè)計變得比較困難。GaAsMESFET是電磁兼容微波功率放大器設(shè)計的常用選擇,在80MHz到6GHz的頻率范圍內(nèi)的放大器中被采用。GaAs贗晶高電子遷移率晶體管(GaAspHEMT)GaAspHEMT是對高電子遷移率晶體管(HEMT)的一種改進結(jié)構(gòu),也稱為贗調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管(PMODFET),具有更高的電子面密度(約高2倍);同時,這里的電子遷移率也較高(比GaAs中的高9%),因此PHEMT的性能更加優(yōu)越。PHEMT具有雙異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu),這不提高了器件閾值電壓的溫度穩(wěn)定性,而且也改善了器件的輸出伏安特性,使得器件具有更大的輸出電阻、更高的跨導(dǎo)、更大的電流處理能力以及更高的工作頻率、更低的噪聲等。采用這種材料可以實現(xiàn)頻率達40GHz,功率達幾W的功率放大器。在EMC領(lǐng)域,采用此種材料可以實現(xiàn),功率達200W的功率放大器。氮化鎵高電子遷移率晶體管(GaNHEMT)氮化鎵(GaN)HEMT是新一代的射頻功率晶體管技術(shù),與GaAs和Si基半導(dǎo)體技術(shù)相比。
此時信號將產(chǎn)生非線性,其功率需要小于-10dbm才能實現(xiàn)線性輸出,此時射頻功率放大器電路的線性增益為-10db,因此,其線性輸出功率范圍為:-45dbm~-10dbm。上述高、中、低功率模式中有功率等級的交疊,這是窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺的要求,這樣可保證應(yīng)用端配置的靈活性。比如同樣功率等級下,選擇耗電小的功率模式等。這樣發(fā)射信號功率即輸出功率覆蓋了-45dbm到,總共,可滿足廣域的信號覆蓋要求。參見圖1a和圖1b,在射頻功率放大器電路已經(jīng)加強負反饋基礎(chǔ)上(引入負反饋電路),調(diào)節(jié)各級晶體管的偏置電路(例如調(diào)節(jié)t2和t4漏極的偏置電流,或者調(diào)節(jié)t3和t5漏極的偏置電壓),再在輸入匹配電路之前引入可控衰減電路,可以進一步降低增益。從理論來講,可控衰減電路通過設(shè)計可以滿足負增益的需求。這里,可控衰減電路需要考慮盡量降低其對放大器輸入匹配電路的影響,它好可以與輸入匹配電路的設(shè)計融合。另外,需要射頻功率放大器電路在沒有處于負增益工作模式下時,具有適當(dāng)?shù)纳漕l傳導(dǎo)功率容量和靜電保護能力(electro-staticdischarge,esd)。本申請實施例提供一種射頻功率放大器電路,如圖2所示,與圖1a相比,在輸入端口和輸入匹配電路之間插入可控衰減電路。射頻功率放大器包括A類、AB類、B類和c類等,開關(guān)放大 器包括D類、E類和F類等。
第三變壓器t02、第四變壓器t04和電容c16構(gòu)成一個匹配網(wǎng)絡(luò)。第三變壓器t02的原邊連接有電容c07,第四變壓器t04的原邊連接有電容c14。第三變壓器t02的副邊連接射頻輸出端rfout,第四變壓器t04的副邊接地。每個主體電路中的激勵放大器包括2個共源共柵放大器。如圖3所示,主體電路的激勵放大器中,nmos管mn01和nmos管mn03構(gòu)成一個共源共柵放大器,nmos管mn02和nmos管mn04構(gòu)成一個共源共柵放大器;第二主體電路的激勵放大器中,nmos管mn09和nmos管mn11構(gòu)成一個共源共柵放大器,nmos管mn10和nmos管mn12構(gòu)成一個共源共柵放大器。在主體電路中,激勵放大器源放大器的柵極與變壓器的副邊連接,激勵放大器柵放大器的漏極通過電容與功率放大器的輸入端連接。如圖3所示,nmos管mn01的柵極和nmos管mn02的柵極分別與變壓器t01的副邊連接,nmos管mn03的漏極連接電容c04,nmos管mn04的漏極連接電容c05。nmos管mn03的漏極和nmos管mn04的漏極為主體電路中激勵放大器的輸出端。在第二主體電路中,激勵放大器中源放大器的柵極與第二變壓器的副邊連接,激勵放大器柵放大器的漏極通過電容與功率放大器的輸入端連接。如圖3所示,nmos管mn09的柵極和nmos管mn10的柵極分別與變壓器t01的副邊連接。功率放大器在無線通信系統(tǒng)中是一個不可缺少的重要組成部分通信體制的發(fā)展功率放大器進入了快速發(fā)展的階段。湖南EMC射頻功率放大器系列
輸出匹配電路主要應(yīng)具備損耗低,諧波抑制度高,改善駐波比,提高輸出功 率及改善非線性等功能。湖南有什么射頻功率放大器設(shè)計
使射頻功率放大器電路實現(xiàn)負增益模式??梢?,通過微控制器可控制第二mos管和第四mos管的漏級電流、第三mos管和第五mos管的門級電壓,進而可調(diào)節(jié)驅(qū)動放大電路和功率放大電路的放大倍數(shù),從而實現(xiàn)對射頻功率放大器電路的增益的線性調(diào)節(jié)。根據(jù)上述實施例可知,若需要使射頻功率放大器電路為非負增益模式,需要微控制器控制開關(guān)關(guān)斷,控制第二開關(guān)關(guān)斷,控制偏置電路使第二mos管的漏級電流和第三mos管的柵級電壓均變大,控制第二偏置電路使第四mos管的漏級電流和第五mos管的柵級電壓均變大。其中,第二開關(guān)關(guān)斷時,反饋電路的放大系數(shù)af較大,有助于輸入信號的放大,偏置電路和第二偏置電路中漏極電流、門極電壓、漏級供電電壓較大,也有助于輸入信號的放大,開關(guān)關(guān)斷,則可控衰減電路被隔離開,對輸入信號的影響較小,通過這樣的控制,可以實現(xiàn)輸入信號的放大。當(dāng)射頻功率放大器電路的輸出功率(較大)確定后,微處理器可以進一步得到其輸入功率和增益值,微處理器對輸入功率進行調(diào)節(jié),控制電壓信號vgg,使開關(guān)關(guān)斷,控制第二開關(guān)關(guān)斷,通過控制偏置電路和第二偏置電路中的內(nèi)部電流源和內(nèi)部電壓源,并對漏級供電電壓vcc進行控制,從而使偏置電路中漏級電流、柵級電壓變小。湖南有什么射頻功率放大器設(shè)計