基于Sweet Spot的线性高效率功率放大器设计

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基于Sweet Spot的线性高效率功率放大器设计

何松柏, 陈金虎, 童仁彬, 彭瑞敏

文章导航 > 电子科技大学学报 > 2015 > 44(2): 190-194

何松柏, 陈金虎, 童仁彬, 彭瑞敏. 基于Sweet Spot的线性高效率功率放大器设计[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(2): 190-194. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.02.005

引用本文:

何松柏, 陈金虎, 童仁彬, 彭瑞敏. 基于Sweet Spot的线性高效率功率放大器设计[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(2): 190-194. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.02.005

HE Song-bai, CHEN Jin-hu, TONG Ren-bin, PENG Rui-min. Design of Linear High-Efficiency Power Amplifiers Based on Sweet Spot Effect[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(2): 190-194. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.02.005

Citation:

HE Song-bai, CHEN Jin-hu, TONG Ren-bin, PENG Rui-min. Design of Linear High-Efficiency Power Amplifiers Based on Sweet Spot Effect[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(2): 190-194. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.02.005

基于Sweet Spot的线性高效率功率放大器设计

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.02.005

1.
电子科技大学电子工程学院成都 611731

基金项目:

国家自然科学基金(61001032,61271036)

作者简介:
何松柏(1972-),男,博士,教授,主要从事射频微波电路与无线通信系统等方面的研究.

中图分类号: TN7

Design of Linear High-Efficiency Power Amplifiers Based on Sweet Spot Effect

1.
School of Electronic Engineering,University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 611731

摘要: 该文通过IMD Sweet Spot解决高效功率放大器的线性问题,使功率放大器在保证一定线性指标时还保持了高效率。IMD Sweet Spot是由受偏置电压影响的小信号失真(弱非线性)和由器件的开启及饱和特性所决定的大信号失真(强非线性)相互作用的结果。通过改变偏置电压可以控制其弱非线性,从而控制IMD Sweet Spot的产生。寻求合适的偏置电压使得IMD Sweet Spot在增益开始压缩时产生,功率放大器可以有较高的效率,且线性较好。基于该原理设计的线性高效功放测试结果表明,在中心频率2.2 GHz处输出功率为37.1 dBm时,三阶交调失真分量(IMD3)和五阶交调失真分量(IMD5)均小于-30 dBc,此时漏极效率达到53.4%。
- 高效率 /
- 交调失真 /
- 线性 /
- 功率放大器
Abstract: This paper utilizes intermodulation distortion (IMD) sweet spot effect to solve the linear problem of high-efficient power amplifier (PA), so that PA can maintain high levels of both efficiency and linearity. IMD sweet spot is the result of interactions between circuit's small-signal nonlinear distortion (weak nonlinearity) determined by the PA quiescent operating point and large-signal distortion effects determined by the device current turn-on and current saturation (strong nonlinearity). The weak nonlinearity can be controlled by changing the gate bias. By seeking appropriate bias voltage for IMD sweet spot generated at the beginning of the transistor gain compression, PA can achieve high efficiency and good linearity. Based on the effect of sweet spot, a high-efficiency linear PA has been designed. Test results show that at center frequency of 2.2 GHz, 37.1 dBm output powers, 53.4% drain efficiency can be obtained, while the third-order intermodulation distortion (IMD3) and the fifth-order intermodulation distortion (IMD5) are less than -30 dBc.
- high-efficiency /
- intermodulation distortion (IMD) /
- linear /
- power amplifiers

[1]	来晋明, 徐会博, 李志友, 倪涛, 王超杰, 银军, 王海龙, 马晓华. 2～6 GHz 100 W高效率平衡式功率放大器的研制 . 电子科技大学学报, 2024, 53(1): 8-13. doi: 10.12178/1001-0548.2023054
[2]	张柏玮, 童玲, 高博, 顾宗静, 梁胜利, 年夫顺. 混频器交调分量相位不对称机理研究 . 电子科技大学学报, 2022, 51(5): 681-687. doi: 10.12178/1001-0548.2021392
[3]	曹林林, 肖刘, 尚新文, 李延威, 易红霞, 李飞, 王自成, 李实, 李宁, 黄明光. Ku波段高效率功率可调空间行波管研制 . 电子科技大学学报, 2021, 50(3): 347-353. doi: 10.12178/1001-0548.2021012
[4]	康凯, 高宗智. CMOS多通道芯片 . 电子科技大学学报, 2016, 45(4): 502-510. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.04.002
[5]	章国豪, 郑耀华, 李思臻, 林俊明, 陈思弟. 一种对负载不敏感的高功率平衡功率放大器 . 电子科技大学学报, 2016, 45(3): 321-326. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.02.001
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[7]	严君美, 褚庆昕, 龚志. 平面链式功率合成放大器 . 电子科技大学学报, 2012, 41(5): 702-705. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.05.012
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[9]	王华东, 鲍景富, 何松柏. 修正Volterra级数的功放行为模型 . 电子科技大学学报, 2010, 39(3): 368-371. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.03.009
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[13]	胡苏, 武刚, 李少谦. 高功率放大器非线性失真联合抑制方法 . 电子科技大学学报, 2009, 38(4): 501-504. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2009.04.006
[14]	于军胜, 李璐, 季兴桥, 黎威志, 王涛, 李伟. ADN掺杂的高效率红光有机电致发光器件的制备 . 电子科技大学学报, 2008, 37(3): 457-459.
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[17]	胡云, 王涛, 蒋亚东. 高压线性光电耦合器的研制 . 电子科技大学学报, 2007, 36(4): 778-780,804.
[18]	徐骏宇, 高正平. 一种高效率低电压3倍负压电荷泵的设计 . 电子科技大学学报, 2005, 34(1): 73-76.
[19]	史宗君, 杨梓强, 梁正. 同轴波导FEL放大器的非线性分析 . 电子科技大学学报, 2002, 31(3): 245-249.
[20]	李大治, 梁正. FEM放大器非线性特性研究 . 电子科技大学学报, 2000, 29(1): 73-76.

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基于Sweet Spot的线性高效率功率放大器设计

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.02.005

1. 电子科技大学电子工程学院成都 611731

基金项目:

国家自然科学基金(61001032,61271036)

作者简介:
何松柏(1972-),男,博士,教授,主要从事射频微波电路与无线通信系统等方面的研究.

收稿日期: 2014-02-16
修回日期: 2014-04-17
刊出日期: 2015-04-15

中图分类号: TN7

关键词:

摘要: 该文通过IMD Sweet Spot解决高效功率放大器的线性问题,使功率放大器在保证一定线性指标时还保持了高效率。IMD Sweet Spot是由受偏置电压影响的小信号失真(弱非线性)和由器件的开启及饱和特性所决定的大信号失真(强非线性)相互作用的结果。通过改变偏置电压可以控制其弱非线性,从而控制IMD Sweet Spot的产生。寻求合适的偏置电压使得IMD Sweet Spot在增益开始压缩时产生,功率放大器可以有较高的效率,且线性较好。基于该原理设计的线性高效功放测试结果表明,在中心频率2.2 GHz处输出功率为37.1 dBm时,三阶交调失真分量(IMD3)和五阶交调失真分量(IMD5)均小于-30 dBc,此时漏极效率达到53.4%。

English Abstract

何松柏, 陈金虎, 童仁彬, 彭瑞敏. 基于Sweet Spot的线性高效率功率放大器设计[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(2): 190-194. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.02.005

引用本文:

何松柏, 陈金虎, 童仁彬, 彭瑞敏. 基于Sweet Spot的线性高效率功率放大器设计[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(2): 190-194. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.02.005

HE Song-bai, CHEN Jin-hu, TONG Ren-bin, PENG Rui-min. Design of Linear High-Efficiency Power Amplifiers Based on Sweet Spot Effect[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(2): 190-194. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.02.005

Citation:

HE Song-bai, CHEN Jin-hu, TONG Ren-bin, PENG Rui-min. Design of Linear High-Efficiency Power Amplifiers Based on Sweet Spot Effect[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(2): 190-194. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.02.005

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