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
1 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆400065
2 中国电子科技集团公司 第二十六研究所, 重庆 400060
3 西北工业大学 微电子学院, 陕西 西安710072
4 四创电子股份有限公司, 安徽 合肥230093
该文基于宽频枝节匹配方法提出了一种双通带薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器设计方法。基于S参数网络阻抗变换理论分析了滤波网络输入和输出端宽频匹配原理, 设计对应于两个不同频带FBAR滤波器的阻抗匹配枝节, 进而通过公共端的连接实现双通带FBAR滤波器的设计。匹配网络采用电容和电感可在基板上进行准确设计, 并通过在此基板上完成FBAR滤波器的装配实现双通带滤波器的整体集成。最终设计了一种中心频率分别为2 492 MHz和6 000 MHz的双通带滤波器。结果表明, 两个通带的插入损耗分别为3.29 dB和4.91 dB, 阻带抑制均小于-25 dB, 与理论设计结果匹配较好。
双通带 薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器 匹配网络 dual-band film bulk acoustic resonator(FBAR) filter matching network
河南科技大学 电气工程学院, 河南 洛阳 471023
并联电路E类功率放大器(PA)具有结构简单和高效的优点, 因而被广泛应用。针对并联电路E类PA存在带宽较窄、效率较低的问题, 对其输出匹配网络提出了一种改进方案。采用混合式π型结构作为PA的输出匹配网络, 在较宽的工作带宽内完成了最佳阻抗与标准阻抗的转换, 有效地抑制了二次谐波分量, 提高了电路的效率。为了验证所提出理论的有效性, 基于0.25 μm GaN HEMT工艺设计了一种结构简单、高效率和高功率的单片集成E类功率放大器。版图后仿真结果表明, 在2.5～3.7 GHz工作频率范围内, 输出功率大于40 dBm, 功率附加效率为51.8%～63.1%。版图尺寸为2.4 mm×2.9 mm。
宽带匹配网络 E类 高效率 功率放大器 broadband matching network class-E high efficiency power amplifier
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210075
1 西安交通大学 信息与通信工程学院，陕西 西安 710049
2 中国电子科技集团 第十三研究所，河北 石家庄 050051
提出了一种基于片上集成电容工艺和带阻滤波结构的高功率三倍频器设计方法。在倍频器输入端，首先对倍频器二极管的直流偏置馈电部分进行改进，在梁式引线结构基础上结合二氧化硅（SiO2）工艺实现了片上集成电容，同时解决了三倍频器的直流馈电和射频接地问题，实现电路功能集成的同时也提高了模型仿真精度。此外，在二极管的输入端采用带阻滤波器结构替代传统的低通滤波结构，在保证倍频器性能的同时进一步简化倍频器结构复杂度和尺寸。为进行验证，设计并加工测试了两款中心频率分别为110 GHz和220 GHz的双路功率合成三倍频器。实际测试结果表明，在输入功率500 mW条件下，110 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了140 mW，峰值效率接近30%，带宽超过15 GHz；在输入功率300 mW条件下，220 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了45 mW，峰值效率达到15%，带宽为15 GHz。两款倍频的测试结果均有优秀表现，验证了设计方法的有效性。
倍频器 片上集成电容 带阻滤波器 波导匹配网络 tripler on-chip integrated capacitors bandstop filter waveguide matching network
电子科技大学 电子工程学院，四川 成都 611731
针对宽带高效率功放的设计要求，基于宽带匹配网络设计了一款GaN宽带高效率功率放大器，其工作频率覆盖整个S波段。仿真结果显示，该功放在整个S频段内漏极效率(DE)大于62%，功率附加效率(PAE)大于57%，增益大于10.6 dB。实测结果表明，该功放在整个频段内DE大于54%，PAE大于48%，增益大于9 dB，增益平坦度在1 dB以内，实现了S波段高效率宽带功率放大器的设计。
功率放大器 宽带匹配网络 氮化镓 高效率 power amplifier broadband matching network GaN high efficiency 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(5): 871
1 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051
2 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
3 中北大学电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
基于声光可调滤波器(acousto-optic tunable filter, AOTF)光谱成像分析仪在可见至红外光谱的多个谱区内广泛应用, 对AOTF的光谱带宽及衍射效率提出了更高的要求。 超声换能器作为AOTF的核心部件, 其3 dB工作带宽决定AOTF的光谱衍射范围, 故在同一声光介质上制作两片厚度不同的换能器来提高AOTF光谱带宽。 由于超声换能器在不同频率下具有不同的输入阻抗, 当驱动信号源输出阻抗与超声换能器输入阻抗失配时会产生能量损耗, 导致无法把功率最大限度的传递给超声换能器, 从而使AOTF光谱衍射效率降低, 影响光谱成像清晰度。 通过射频电路先进设计系统(ADS)仿真及实验测试, 设计了一种新型宽带阻抗匹配网络, 在60～200 MHz带宽范围内, 阻抗匹配网络功率效率达到90％以上, 光谱衍射效率最高达90％, 提高了在420～1 150 nm波段内的光谱灵敏度。
AOTF超声换能器 阻抗分析 宽带阻抗匹配网络 光谱测量 光谱衍射效率 AOTF ultrasonic transducer Impedance analysis Broadband impedance matching Spectral measurements Diffraction efficiency 光谱学与光谱分析
2016, 36(7): 2300
大连民族学院 机电信息工程学院,辽宁 大连 116600
分析了原有超短脉冲激光调制系统驱动器存在的不足,提出了改进方案。研制的调制系统驱动器运用声光调制技术,采用了FPGA器件,代替了分立元件;在芯片内实现高频信号的产生,并且完成了射频信号分频、鉴频和鉴相以及信号调制的功能,解决了高频信号传输的难题。研制的超短脉冲激光调制系统驱动器能够输出4 M,800 k,400 k,80 k,40 k,8 k,4 k,800,400 Hz等不同重复频率的脉冲信号,输出功率达到瓦级,满足了声光布拉格池的要求。匹配网络的加入使声光换能器充分吸收腔倒空驱动器输出的功率,增加衍射效率。激光脉冲调制系统已应用在皮秒时间相关单光子计数光谱仪系统中,在实际应用中取得了理想的效果。
超短脉冲激光 声光调制 现场可编程门阵列 匹配网络 ultra-short pulse laser acousto-optic modulation FPGA matching net
华中科技大学 激光加工国家工程研究中心, 湖北 武汉 430074
针对高功率射频激励轴快流CO2激光器的射频匹配问题作了实验研究, 采用L型匹配网络, 对多段并联放电管进行射频匹配实验。在输出激光功率达10kW时, 实现了均匀稳定的射频放电, 反射率可以控制在2%以内。研究了匹配网络参数不变时, 射频电源不同调制模式对反射率的影响。实验研究表明, 脉冲宽度调制模式的稳定度要明显高于振幅调制模式。
射频匹配 L型匹配网络 轴快流CO2激光器 脉宽调制 RF matching L type matching network fast axial flow CO2 laser PWM
