1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室，安徽 合肥 230031
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室，安徽 合肥 230031
4 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
使用中心波长为1658.7 nm的可调谐半导体分布反馈式（DFB）激光器，基于离轴积分腔光谱（OA-ICOS）技术，对激光器调谐范围内的甲烷稳定碳同位素分子13CH4和12CH4的光谱进行同时测量。选取光纤耦合助推光放大器（BOA）实现激光器输出光功率的有效放大，在保证积分腔的模式噪声不变的情况下，提高了探测器的可探测光功率，显著增加了有效光程长度，进一步提高了测量结果的信噪比。最后，通过对体积分数为500×10-6的CH4标准气体进行长时间测量，当平均时间达到663 s时，同位素δ（13C）的探测极限达到0.56‰。该技术可为大气环境下甲烷中碳稳定同位素的测量提供参考。
光谱学 光功率放大器 离轴积分腔输出光谱技术 甲烷 碳同位素
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
设计了一种中心频率为75 GHz的单级MMIC功率放大器, 基于0.8 μm InP DHBT器件制造, 该器件ft/fmax为171/250 GHz。电路采用两层共基堆叠(CB Stack)结构, 其中下层共基偏置采用基极直接接地, 输入端发射极采用-0.96 V负压供电的方式, 偏置电压Vc2为4 V。为了提高输出功率, 上下两层器件进行了四指并联设计。此外, 采用同样器件设计了另外一款下层共射的传统Stack结构电路。通过大信号仿真对CB Stack与国际上部分先进工艺下InP基的传统Stack结构电路性能进行对比, CB Stack结构在增益和峰值PAE上都比传统Stack有更好的表现。
功率放大器 磷化铟 PA InP DHBT DHBT MMIC MMIC
1 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210023
2 镇江南京邮电大学研究院, 江苏 镇江 212002
3 中科芯集成电路有限公司, 江苏 无锡 241000
基于GaN工艺设计了一款饱和输出功率为44 dBm、功率回退为9 dB的非对称 Doherty功率放大器。为了提高增益, 在Doherty功率放大器前方增加驱动级。通过对主放大器的输出匹配电路进行阻抗匹配优化设计, 去掉λ/4阻抗变换线; 辅助功放输出阻抗采用RC网络等效代替, 控制输出匹配电路相位为0°, 确保关断时为高阻状态; 合路点的最佳阻抗直接选取50 Ω, 从而去掉λ/4阻抗变换线。芯片仿真结果表明, 在33~36 GHz时, Doherty功率放大器的饱和输出功率达到44 dBm以上, 功率增益达到25 dB以上, 功率附加效率(PAE)达到50%以上; 功率回退为9 dB时, PAE达到347%以上。Doherty功率放大器的版图尺寸为34 mm*33 mm, 驱动级功率放大器的版图尺寸为15 mm*17 mm。
Doherty功率放大器 非对称 Doherty power amplifier asymmetric GaN GaN MMIC MMIC 5G 5G
河南科技大学 信息工程学院, 河南 洛阳 471023
基于025 μm GaN HEMT设计了一种工作于C波段、结构简单、宽带高效的E类功率放大器。针对单片微波集成电路(MMIC)功率放大器设计中射频扼流圈所占面积较大且难以实现的问题, 采用有限元直流馈电电感替代扼流圈电感, 抑制晶体管寄生参数Cds对最高工作频率的影响, 并采用低Q值混合参数匹配网络, 将功率放大器电路输入输出的最佳阻抗匹配到标准阻抗50 Ω。版图后仿真结果表明, 在41~49 GHz工作频段内, 功率附加效率为51309%~58050%, 平均增益大于11 dB, 输出功率大于41 dBm。版图尺寸为27 mm×14 mm。
功率放大器 氮化镓 E类 有限直流馈电电感 混合参数匹配网络 power amplifier GaN class E finite DC-feed inductance mixed parameter matching network
强激光与粒子束
2023, 35(10): 103001
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 南京先进激光技术研究院，江苏 南京 210038
3 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
设计并实现了重复频率在10 Hz~10 kHz可调的1550 nm微秒矩形脉冲光纤放大器。该光纤放大器采用双级主振荡功率放大（MOPA）全光纤结构，采用声光调制器对信号光进行调制，通过对泵浦驱动和信号光调制的脉冲波形及时序进行优化，实现了峰值功率为30 W、脉冲宽度为10 μs~1 ms、重复频率在10 Hz~10 kHz范围可调的微秒矩形脉冲放大激光输出。通过优化信号光脉冲和泵浦脉冲时序有效抑制了光纤放大过程中的放大自发辐射，通过对信号光的脉冲波形进行预整形获得了较好的微秒矩形脉冲输出。
光学器件 光放大器 微秒脉冲 铒-镱共掺光纤 声光调制器 主振荡功率放大器 中国激光
2023, 50(14): 1401003
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
报道了基于掺Yb3+石英有源光纤的高峰值功率脉冲单频激光主振荡功率放大器（MOPA）。实验研究了主放大器中有源光纤长度对脉冲单频激光峰值功率、受激布里渊散射（SBS）阈值和光-光转换效率的影响，为优化激光器的转换效率和抑制SBS效应提供了依据。当使用的有源光纤长度为0.9 m时，21 W泵浦功率下脉冲宽度为2.4 ns、重复频率为20 kHz的1064.4 nm脉冲单频激光的平均输出功率为4.37 W，且没有明显的连续波放大自发辐射（ASE）成分，对应的单脉冲能量为0.22 mJ，峰值功率可达91 kW。最大输出功率时脉冲单频激光光谱线宽为279 MHz，光信噪比为45 dB，光束质量因子M2为1.44。
光纤光学 脉冲单频激光 光纤激光器 主振荡功率放大器 受激布里渊散射
江苏大学 电气信息工程学院, 江苏 镇江 212013
针对硅基毫米波功率放大器存在的饱和输出功率较低、增益不足和效率不高的问题,基于TSMC 40nm CMOS工艺,设计了一款工作在28 GHz的高效率和高增益连续F类功率放大器。提出的功率放大器由驱动级和功率级组成。针对功率级设计了一款基于变压器的谐波控制网络来实现功率合成和谐波控制,有效地提高了功率放大器的饱和输出功率和功率附加效率。采用PMOS管电容抵消功率级的栅源电容,进一步提高线性度和增益。电路后仿真结果表明,设计的功率放大器在饱和输出功率为20.5 dBm处的峰值功率附加效率54%,1 dB压缩点为19 dBm,功率增益为27 dB,在24 GHz~32 GHz频率处的功率附加效率大于40%。
功率放大器 高增益 谐波控制网络 高效率 power amplifier high gain harmonic control network high efficiency
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
3 北京昂瑞微电子技术有限公司, 北京 100084
在传统Doherty功率放大器的基础上,采用砷化镓(GaAs)异质结双极晶体管(HBT)工艺,设计了一款可应用于5G通信N79频段(4.4~5 GHz)的高回退效率MMIC Doherty功率放大器(DPA)。通过在Doherty电路中采用共射-共基结构,并在共射-共基结构中加入共基极接地电容,大幅提升了DPA的增益和输出功率。使用集总元件参与匹配,减小了芯片的面积。仿真结果表明,在目标频段内,增益大于28 dB,饱和输出功率约为38 dBm,饱和附加效率(PAE)为63%,7 dB回退处的效率达到43%。
Doherty功率放大器 共射-共基结构 宽带 射频功率放大器 GaAs HBT GaAs HBT Doherty PA cascode structure broadband RF PA
