射頻功率放大器與微帶電路設計

李堯

摘 要：功率放大器作為無線通信系統中核心部件，對于無線通信系統的通信質量有著突出的作用和影響，尤其是隨著無線通信技術的發展以及移動通信用戶數量的不斷增加，進行功率放大器及其電路的設計研究，具有十分突出的作用意義和影響。本文將以射頻功率放大器為例，在對于射頻功率放大器的工作原理分析基礎上，采用ADS軟件進行射頻功率放大器及其電路的設計分析，以促進射頻功率放大器在無線通信領域中的推廣應用。

關鍵詞：射頻 功率放大器 電路設計 無線通信 設計

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0087-02

在無線通信技術領域中，GaN高電子遷移率晶體管作為最新的半導體功率器件，由于其本身具有寬禁帶以及擊穿場強高、功率密度高等特征優勢，在高頻以及高功率的功率器件中具有較為突出的適用性，在電子信息系統性能提升方面具有較為明顯和突出的作用優勢，在無線通信技術領域的應用比較廣泛。針對這一情況，本文在進行射頻功率放大器及其電路的設計中，專門采用ADS仿真軟件對于射頻功率放大器及其電路的設計進行研究分析，并對于仿真設計實現的射頻功率放大器在無線通信技術領域中的應用和參數設置進行分析論述，以提高射頻功率放大器的設計水平，促進在無線通信技術領域中的推廣應用。

1 射頻功率放大器的結構原理分析

結合功率放大器在無線通信系統中的功能作用以及對于無線通信技術的影響，在進行射頻功率放大器的設計中，結合要進行設計實現的射頻功率放大器的工作頻帶以及輸出功率等特點要求，以滿足射頻功率放大器的設計與應用要求。在進行本文中的射頻功率放大器設計中，主要通過分級設計與級聯設置的方式，首先進行射頻功率放大器的功率放大級以及驅動級設計實現，最終通過電路設計對于射頻功率放大器的兩個不同級進行連接，以在無線通信中實現其作用功能的發揮，完成對于射頻功率放大器的設計。需要注意的是，在進行射頻功率放大器的功率放大級結構模塊設計中，主要應用GaN高電子遷移率晶體管進行射頻功率放大器功率放大級結構模塊的設計實現，同時在功率放大級結構模塊的電路設計中，注重對于輸出功率保障的設計；其次，在進行射頻功率放大器的驅動級結構模塊設計中，以C波段的功率放大模塊設置為主，電路設計則以增益提升設計為主，并對于增益平坦度和輸出輸入駐波進行保障。如圖1所示，即為射頻功率放大器的功率放大級模塊設計示意圖。

2 射頻功率放大器及其電路的設計分析

結合上述對于射頻功率放大器的結構原理分析，在進行射頻功率放大器的設計中，主要包括射頻功率放大器的功率放大級設計和驅動級水，此外，對于射頻功率放大器電路的設計，也需要結合兩個結構模塊的實際需求進行設計實現的。

2.1 射頻功率放大器的功率放大級模塊設計

在進行射頻功率放大器的功率放大級模塊設計中，主要采用GaN高電子遷移率晶體管進行該結構模塊的設計實現，需要注意的是，在應用GaN高電子遷移率晶體管進行該結構模塊的設計實現中，由于GaN高電子遷移率晶體管目前還不具有較大的信號模型，因此，在進行該結構模塊設計中，注意結合實際設計需求進行選擇應用。在進行射頻功率放大器的功率放大級結構模塊設計中，通過直流偏置仿真設計對于氮化鎵管子的靜態工作點進行確定，也就是實現氮化鎵管子的漏極電流以及漏極偏置電壓、柵極偏置電壓等參數的確定，在對于上述氮化鎵管子靜態工作點進行確定后，通過ADS仿真軟件實現場效應管直流的仿真設計，同時注意在仿真設計中進行二端口模型的添加，并結合上述GaN高電子遷移率晶體管的信號模型情況，進行S參數信號的編輯導入，同時進行直流偏置仿真控件的加入，進行相關數值的確定，以實現射頻功率放大器的功率放大級設計。

此外，在進行射頻功率放大器功率放大級負載阻抗的設計中，根據相關理論，在負載阻抗與網絡匹配良好的情況下，負載阻抗的共軛復數與網絡的輸出阻抗值是相同的，因此，就可以通過計算對于射頻功率放大器功率放大級負載阻抗值進行分析得出，實際上也就是它的共軛復數值。同時，在進行功率放大級設計中，結合封裝參數輸出端的阻抗模型，設計中為了實現場效應管輸出電路匹配的優化，以為輸出電路進行準確的負載阻抗提供，還需要在設計過程中將場效應管的封裝參數在輸出匹配電路中進行設計體現，因此就需要對于Cds參數值進行求取。

最后，在射頻功率放大器功率放大級設計中，偏置電路主要是用于將直流供電結構模塊中所提供的電壓附加在功率放大器的柵極與漏極中，并實現射頻信號以及濾波的隔離和電路穩定實現。在進行功率放大級的電路設計中，注意使用ADS軟件工具對于微帶線尺寸進行計算，病毒與全匹配電路進行微帶線設計，同時通過柵極偏置電路與漏極饋電電路，以實現功率放大級的電路設計。此外，在進行功率放大級模塊設計中，還應注意對于模塊中的任意功率放大芯片，都需要進行相關的穩定性分析，以避免對于射頻功率放大器的作用性能產生影響。

2.2 射頻功率放大器的驅動級模塊設計

在進行射頻功率放大器的驅動級模塊設計中，主要通過C波段功率放大模塊進行該結構模塊的設計應用。其中，在對于驅動級模塊的參數設置中，對于輸出、輸入參數均以內匹配方式進行匹配獲取。對于射頻功率放大器的驅動級設計來講，進行功率放大模塊偏置電路的合理設計，是該部分設計的關鍵內容。

最后，在進行射頻功率放大器的電路設計中，在進行功率放大模塊電路設計中，GaN HEMT結構部分需要進行柵壓的增加設置，并且需要注意柵壓多為負壓，在此基礎上還需要進行漏壓增加設置。值得注意的是，在進行射頻功率放大器的偏置電路設計斷開同時，對于柵壓和漏壓的斷開順序剛好相反，以避免對于功放管造成損壞。

3 結語

總之，射頻功率放大器作為無線通信技術領域的重要器件，對于無線通信技術的發展以及通信質量提升都有重要作用和影響，進行射頻功率放大器及其電路的設計分析，具有積極作用和價值意義。

參考文獻

[1] 沈明，耿波，于沛玲.一種射頻大功率放大器電源偏置電路設計方法[J].中國科學院研究生院學報，2006（1）.

[2] 陳玉梅，錢光弟，龔蘭.30MHz-512MHz寬帶功率放大器的研制[J].中國測試技術，2007（2）.

[3] 張雷，洪偉，周健義，等.3.5 GHz WiMAX射頻功率放大器的實現及其預失真模型[J].東南大學學報：自然科學版，2010（6）.endprint

摘 要：功率放大器作為無線通信系統中核心部件，對于無線通信系統的通信質量有著突出的作用和影響，尤其是隨著無線通信技術的發展以及移動通信用戶數量的不斷增加，進行功率放大器及其電路的設計研究，具有十分突出的作用意義和影響。本文將以射頻功率放大器為例，在對于射頻功率放大器的工作原理分析基礎上，采用ADS軟件進行射頻功率放大器及其電路的設計分析，以促進射頻功率放大器在無線通信領域中的推廣應用。

關鍵詞：射頻 功率放大器 電路設計 無線通信 設計

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0087-02

在無線通信技術領域中，GaN高電子遷移率晶體管作為最新的半導體功率器件，由于其本身具有寬禁帶以及擊穿場強高、功率密度高等特征優勢，在高頻以及高功率的功率器件中具有較為突出的適用性，在電子信息系統性能提升方面具有較為明顯和突出的作用優勢，在無線通信技術領域的應用比較廣泛。針對這一情況，本文在進行射頻功率放大器及其電路的設計中，專門采用ADS仿真軟件對于射頻功率放大器及其電路的設計進行研究分析，并對于仿真設計實現的射頻功率放大器在無線通信技術領域中的應用和參數設置進行分析論述，以提高射頻功率放大器的設計水平，促進在無線通信技術領域中的推廣應用。

1 射頻功率放大器的結構原理分析

結合功率放大器在無線通信系統中的功能作用以及對于無線通信技術的影響，在進行射頻功率放大器的設計中，結合要進行設計實現的射頻功率放大器的工作頻帶以及輸出功率等特點要求，以滿足射頻功率放大器的設計與應用要求。在進行本文中的射頻功率放大器設計中，主要通過分級設計與級聯設置的方式，首先進行射頻功率放大器的功率放大級以及驅動級設計實現，最終通過電路設計對于射頻功率放大器的兩個不同級進行連接，以在無線通信中實現其作用功能的發揮，完成對于射頻功率放大器的設計。需要注意的是，在進行射頻功率放大器的功率放大級結構模塊設計中，主要應用GaN高電子遷移率晶體管進行射頻功率放大器功率放大級結構模塊的設計實現，同時在功率放大級結構模塊的電路設計中，注重對于輸出功率保障的設計；其次，在進行射頻功率放大器的驅動級結構模塊設計中，以C波段的功率放大模塊設置為主，電路設計則以增益提升設計為主，并對于增益平坦度和輸出輸入駐波進行保障。如圖1所示，即為射頻功率放大器的功率放大級模塊設計示意圖。

2 射頻功率放大器及其電路的設計分析

結合上述對于射頻功率放大器的結構原理分析，在進行射頻功率放大器的設計中，主要包括射頻功率放大器的功率放大級設計和驅動級水，此外，對于射頻功率放大器電路的設計，也需要結合兩個結構模塊的實際需求進行設計實現的。

2.1 射頻功率放大器的功率放大級模塊設計

在進行射頻功率放大器的功率放大級模塊設計中，主要采用GaN高電子遷移率晶體管進行該結構模塊的設計實現，需要注意的是，在應用GaN高電子遷移率晶體管進行該結構模塊的設計實現中，由于GaN高電子遷移率晶體管目前還不具有較大的信號模型，因此，在進行該結構模塊設計中，注意結合實際設計需求進行選擇應用。在進行射頻功率放大器的功率放大級結構模塊設計中，通過直流偏置仿真設計對于氮化鎵管子的靜態工作點進行確定，也就是實現氮化鎵管子的漏極電流以及漏極偏置電壓、柵極偏置電壓等參數的確定，在對于上述氮化鎵管子靜態工作點進行確定后，通過ADS仿真軟件實現場效應管直流的仿真設計，同時注意在仿真設計中進行二端口模型的添加，并結合上述GaN高電子遷移率晶體管的信號模型情況，進行S參數信號的編輯導入，同時進行直流偏置仿真控件的加入，進行相關數值的確定，以實現射頻功率放大器的功率放大級設計。

此外，在進行射頻功率放大器功率放大級負載阻抗的設計中，根據相關理論，在負載阻抗與網絡匹配良好的情況下，負載阻抗的共軛復數與網絡的輸出阻抗值是相同的，因此，就可以通過計算對于射頻功率放大器功率放大級負載阻抗值進行分析得出，實際上也就是它的共軛復數值。同時，在進行功率放大級設計中，結合封裝參數輸出端的阻抗模型，設計中為了實現場效應管輸出電路匹配的優化，以為輸出電路進行準確的負載阻抗提供，還需要在設計過程中將場效應管的封裝參數在輸出匹配電路中進行設計體現，因此就需要對于Cds參數值進行求取。

最后，在射頻功率放大器功率放大級設計中，偏置電路主要是用于將直流供電結構模塊中所提供的電壓附加在功率放大器的柵極與漏極中，并實現射頻信號以及濾波的隔離和電路穩定實現。在進行功率放大級的電路設計中，注意使用ADS軟件工具對于微帶線尺寸進行計算，病毒與全匹配電路進行微帶線設計，同時通過柵極偏置電路與漏極饋電電路，以實現功率放大級的電路設計。此外，在進行功率放大級模塊設計中，還應注意對于模塊中的任意功率放大芯片，都需要進行相關的穩定性分析，以避免對于射頻功率放大器的作用性能產生影響。

2.2 射頻功率放大器的驅動級模塊設計

在進行射頻功率放大器的驅動級模塊設計中，主要通過C波段功率放大模塊進行該結構模塊的設計應用。其中，在對于驅動級模塊的參數設置中，對于輸出、輸入參數均以內匹配方式進行匹配獲取。對于射頻功率放大器的驅動級設計來講，進行功率放大模塊偏置電路的合理設計，是該部分設計的關鍵內容。

最后，在進行射頻功率放大器的電路設計中，在進行功率放大模塊電路設計中，GaN HEMT結構部分需要進行柵壓的增加設置，并且需要注意柵壓多為負壓，在此基礎上還需要進行漏壓增加設置。值得注意的是，在進行射頻功率放大器的偏置電路設計斷開同時，對于柵壓和漏壓的斷開順序剛好相反，以避免對于功放管造成損壞。

3 結語

總之，射頻功率放大器作為無線通信技術領域的重要器件，對于無線通信技術的發展以及通信質量提升都有重要作用和影響，進行射頻功率放大器及其電路的設計分析，具有積極作用和價值意義。

參考文獻

[1] 沈明，耿波，于沛玲.一種射頻大功率放大器電源偏置電路設計方法[J].中國科學院研究生院學報，2006（1）.

[2] 陳玉梅，錢光弟，龔蘭.30MHz-512MHz寬帶功率放大器的研制[J].中國測試技術，2007（2）.

[3] 張雷，洪偉，周健義，等.3.5 GHz WiMAX射頻功率放大器的實現及其預失真模型[J].東南大學學報：自然科學版，2010（6）.endprint

摘 要：功率放大器作為無線通信系統中核心部件，對于無線通信系統的通信質量有著突出的作用和影響，尤其是隨著無線通信技術的發展以及移動通信用戶數量的不斷增加，進行功率放大器及其電路的設計研究，具有十分突出的作用意義和影響。本文將以射頻功率放大器為例，在對于射頻功率放大器的工作原理分析基礎上，采用ADS軟件進行射頻功率放大器及其電路的設計分析，以促進射頻功率放大器在無線通信領域中的推廣應用。

關鍵詞：射頻 功率放大器 電路設計 無線通信 設計

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0087-02

在無線通信技術領域中，GaN高電子遷移率晶體管作為最新的半導體功率器件，由于其本身具有寬禁帶以及擊穿場強高、功率密度高等特征優勢，在高頻以及高功率的功率器件中具有較為突出的適用性，在電子信息系統性能提升方面具有較為明顯和突出的作用優勢，在無線通信技術領域的應用比較廣泛。針對這一情況，本文在進行射頻功率放大器及其電路的設計中，專門采用ADS仿真軟件對于射頻功率放大器及其電路的設計進行研究分析，并對于仿真設計實現的射頻功率放大器在無線通信技術領域中的應用和參數設置進行分析論述，以提高射頻功率放大器的設計水平，促進在無線通信技術領域中的推廣應用。

1 射頻功率放大器的結構原理分析

結合功率放大器在無線通信系統中的功能作用以及對于無線通信技術的影響，在進行射頻功率放大器的設計中，結合要進行設計實現的射頻功率放大器的工作頻帶以及輸出功率等特點要求，以滿足射頻功率放大器的設計與應用要求。在進行本文中的射頻功率放大器設計中，主要通過分級設計與級聯設置的方式，首先進行射頻功率放大器的功率放大級以及驅動級設計實現，最終通過電路設計對于射頻功率放大器的兩個不同級進行連接，以在無線通信中實現其作用功能的發揮，完成對于射頻功率放大器的設計。需要注意的是，在進行射頻功率放大器的功率放大級結構模塊設計中，主要應用GaN高電子遷移率晶體管進行射頻功率放大器功率放大級結構模塊的設計實現，同時在功率放大級結構模塊的電路設計中，注重對于輸出功率保障的設計；其次，在進行射頻功率放大器的驅動級結構模塊設計中，以C波段的功率放大模塊設置為主，電路設計則以增益提升設計為主，并對于增益平坦度和輸出輸入駐波進行保障。如圖1所示，即為射頻功率放大器的功率放大級模塊設計示意圖。

2 射頻功率放大器及其電路的設計分析

結合上述對于射頻功率放大器的結構原理分析，在進行射頻功率放大器的設計中，主要包括射頻功率放大器的功率放大級設計和驅動級水，此外，對于射頻功率放大器電路的設計，也需要結合兩個結構模塊的實際需求進行設計實現的。

2.1 射頻功率放大器的功率放大級模塊設計

在進行射頻功率放大器的功率放大級模塊設計中，主要采用GaN高電子遷移率晶體管進行該結構模塊的設計實現，需要注意的是，在應用GaN高電子遷移率晶體管進行該結構模塊的設計實現中，由于GaN高電子遷移率晶體管目前還不具有較大的信號模型，因此，在進行該結構模塊設計中，注意結合實際設計需求進行選擇應用。在進行射頻功率放大器的功率放大級結構模塊設計中，通過直流偏置仿真設計對于氮化鎵管子的靜態工作點進行確定，也就是實現氮化鎵管子的漏極電流以及漏極偏置電壓、柵極偏置電壓等參數的確定，在對于上述氮化鎵管子靜態工作點進行確定后，通過ADS仿真軟件實現場效應管直流的仿真設計，同時注意在仿真設計中進行二端口模型的添加，并結合上述GaN高電子遷移率晶體管的信號模型情況，進行S參數信號的編輯導入，同時進行直流偏置仿真控件的加入，進行相關數值的確定，以實現射頻功率放大器的功率放大級設計。

此外，在進行射頻功率放大器功率放大級負載阻抗的設計中，根據相關理論，在負載阻抗與網絡匹配良好的情況下，負載阻抗的共軛復數與網絡的輸出阻抗值是相同的，因此，就可以通過計算對于射頻功率放大器功率放大級負載阻抗值進行分析得出，實際上也就是它的共軛復數值。同時，在進行功率放大級設計中，結合封裝參數輸出端的阻抗模型，設計中為了實現場效應管輸出電路匹配的優化，以為輸出電路進行準確的負載阻抗提供，還需要在設計過程中將場效應管的封裝參數在輸出匹配電路中進行設計體現，因此就需要對于Cds參數值進行求取。

最后，在射頻功率放大器功率放大級設計中，偏置電路主要是用于將直流供電結構模塊中所提供的電壓附加在功率放大器的柵極與漏極中，并實現射頻信號以及濾波的隔離和電路穩定實現。在進行功率放大級的電路設計中，注意使用ADS軟件工具對于微帶線尺寸進行計算，病毒與全匹配電路進行微帶線設計，同時通過柵極偏置電路與漏極饋電電路，以實現功率放大級的電路設計。此外，在進行功率放大級模塊設計中，還應注意對于模塊中的任意功率放大芯片，都需要進行相關的穩定性分析，以避免對于射頻功率放大器的作用性能產生影響。

2.2 射頻功率放大器的驅動級模塊設計

在進行射頻功率放大器的驅動級模塊設計中，主要通過C波段功率放大模塊進行該結構模塊的設計應用。其中，在對于驅動級模塊的參數設置中，對于輸出、輸入參數均以內匹配方式進行匹配獲取。對于射頻功率放大器的驅動級設計來講，進行功率放大模塊偏置電路的合理設計，是該部分設計的關鍵內容。

最后，在進行射頻功率放大器的電路設計中，在進行功率放大模塊電路設計中，GaN HEMT結構部分需要進行柵壓的增加設置，并且需要注意柵壓多為負壓，在此基礎上還需要進行漏壓增加設置。值得注意的是，在進行射頻功率放大器的偏置電路設計斷開同時，對于柵壓和漏壓的斷開順序剛好相反，以避免對于功放管造成損壞。

3 結語

總之，射頻功率放大器作為無線通信技術領域的重要器件，對于無線通信技術的發展以及通信質量提升都有重要作用和影響，進行射頻功率放大器及其電路的設計分析，具有積極作用和價值意義。

參考文獻

[1] 沈明，耿波，于沛玲.一種射頻大功率放大器電源偏置電路設計方法[J].中國科學院研究生院學報，2006（1）.

[2] 陳玉梅，錢光弟，龔蘭.30MHz-512MHz寬帶功率放大器的研制[J].中國測試技術，2007（2）.

[3] 張雷，洪偉，周健義，等.3.5 GHz WiMAX射頻功率放大器的實現及其預失真模型[J].東南大學學報：自然科學版，2010（6）.endprint