高效率线性功率放大器设计

用于UHF RFID的功率放大器设计

用于UHF RFID的功率放大器设计摘要：功率放大器是UHF RFID系统的重要模块，也是RFID系统中功耗最大的器件。

本文采用TSMC0.18rf CMOS工艺，设计了一款用于RFID的线性功率放大器。

在915 MHz频段，最大输出功率为17.8 dBm，饱和效率达到了40%，输出1 dB压缩点（P1dB）为15.4 dBm，其小信号增益达到了28.7 dB。

关键词： RFID；CMOS功率放大器；1dB压缩点；小信号增益；PAE1 RFID系统与PA 近年来，无线通信技术得到了迅速发展。

射频识别RFID（Radio Frequency Identification）作为一种新兴的自动化识别技术已经广泛应用于物流管理、门禁管理等多个领域，有广泛的应用前景和巨大的市场价值。

其基本原理是利用射频信号的反射传输，实现读写器与标签之间的通信[1]。

一个典型的RFID系统包括读写器、标签、后台计算机等[2]，功率放大器是RFID系统的最后一级，它负责将基带电路传送来的调制信号放大，然后通过天线发射出去。

由于功率放大器存在非线性失真等非理想因素，而且是系统中功耗最大的器件，故必须仔细设计,以免影响发射信号质量。

目前功率放大器市场上较为流行的工艺是砷化镓（GaAs）工艺，它具有良好的高频特性，但价格昂贵。

随着便携式设备的广泛应用，低压、低成本、高效率IC(Integrated Circuit)成为技术研究的重点。

现今CMOS工艺的截止频率能达到100 GHz以上，显示了良好的高频特性。

而其工艺简单、价格便宜、易于与其他模块集成的特点，也使得CMOS功率放大器得到了广泛的研究和应用，现在已经有研究人员设计了60 GHz的功率放大器[3，4]。

本文采用台积电的CMOS工艺(TSMC0.18rf)，实现了一款用于RFID读写器的功率放大器，工作频段为902 MHz～928 MHz。

系统采用幅移键控调制方式（ASK），为了保证线性度，同时兼顾效率，故放大器工作在AB类。

OTL功率放大器

供足够的输出功率。
性能指标
输出功率
衡量放大器能够提供的最大输出信号幅度。
带宽
衡量放大器对不同频率信号的响应能力，包括低频和高频范围。
线性度
衡量放大器对输入信号的线性响应能力，避免失真和信号畸变。
效率
衡量放大器在将输入信号放大过程中所消耗的能源效率。
电路调试与优化
调整输入和输出阻抗
根据应用需求，调整输入和输出阻抗以获得最佳信号传输效果。
电路组成
01
02
03
04
输入级
输入级通常采用差分放大器，用于减小输入信号的共模分量，提高电路的抗干扰能力。
激励级
激励级通常采用共射放大器，用于放大输入信号，提供足够
的激励电压。
推动级
推动级通常采用共基放大器，用于进一步放大信号，并引入正反馈以提高带宽和稳定性。
输出级
输出级通常采用功率输出电路，如推挽或桥式电路，用于提
otl功率放大器
目录
• OTL功率放大器简介 • OTL功率放大器电路分析 • OTL功率放大器应用 • OTL功率放大器发展与挑战 • OTL功率放大器设计实例
01 OTL功率放大器简介
定义与特点
定义
OTL（Output Transformer Less）功率放大器是一种电子设备，用于将音频信号放大并驱动扬声器或其他负载。
汽车电子系统中的OTL功率放大器设计
在汽车电子系统中，OTL功率放大器用于驱动车载音响系统或其他电子设备。
汽车电子系统中的OTL功率放大器需要具备高可靠性、低功耗和良好的电磁兼容性等性能指标，以确保在复杂的车载环境下稳定工作。
设计要点包括选择耐高温、耐振动的元器件，以及优化电路结构以减小电磁干扰和散热问题。

什么是功率放大器的线性度

什么是功率放大器的线性度功率放大器的线性度是指在输入信号发生变化时，输出信号与输入信号之间的关系是否保持线性。

在功率放大器中，线性度是一项非常重要的指标，它反映了放大器在工作过程中是否能够准确地放大信号而不引入失真。

为了更好地理解功率放大器的线性度，首先需要了解功率放大器的基本工作原理。

功率放大器是一种电子器件，用于将较小的输入信号放大为较大的输出信号。

它通常由若干个晶体管或其他半导体器件构成，通过改变输入信号的幅度，实现信号的放大。

但是，在实际应用中，放大器会受到各种因素的影响，例如输入信号的频率、幅度变化以及放大器自身的非线性特性等。

这些因素会导致输出信号与输入信号之间的关系变得非线性，进而引入失真。

失真会导致输出信号的波形发生变形，信号的频谱发生扭曲，最终影响到信号的质量和准确性。

为了描述功率放大器的线性度，通常使用一种被称为“瞬时线性度”的参数。

瞬时线性度衡量了放大器在瞬时时间内的线性特性，可以通过输入输出波形进行测量和评估。

当输入信号为正弦波时，瞬时线性度可以通过测量输出信号的谐波失真程度来确定。

在实际应用中，为了提高功率放大器的线性度，可以采取多种措施。

一种常见的方法是使用反馈技术。

反馈技术利用放大器的一部分输出信号与输入信号进行比较，通过调节反馈网络的参数，可以抑制非线性失真，提高放大器的线性度。

此外，选择合适的放大器类型也对提高线性度非常重要。

例如，A 类功率放大器具有良好的线性特性，但效率相对较低；而AB类功率放大器在一定程度上可以平衡线性度和效率的要求。

总结起来，功率放大器的线性度是指在输入信号发生变化时，输出信号与输入信号之间的关系是否保持线性。

线性度的好坏直接影响到功率放大器的工作质量和性能。

为了提高线性度，可以采取反馈技术和选择适当的放大器类型等措施。

通过合理的设计和优化，可以实现更高的线性度，提供更准确、高质量的放大信号。

2.4GHz 0.35-μm CMOS全集成线性功率放大器设计

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Doherty高效功率放大器的设计

Abstract : Base on the Doherty technique , a power amplifier with high efficiency operating from 2 010 to 2 025 MHz was designed and realized1 An optimal bilateral2pull method was used to increase efficiency of the single power amplifier1 Source2pull and load2pull simulation of the transistor were used to obtain the optimal match network , and the Doherty power amplifier was optimized1 The simulation result shows that in high PAR signal , the PA E (power added efficiency) of the Doherty power amplifier has 10 % increase compared to traditional balanced class AB power amplifier1 The experimental testing result are PA E 30 % , gain 919 dB. The power amplifier configuration is simple and it can be used in wireless communication1
(a) Doherty 功放的实测效率
3 实验验证和测试结果分析
311 板材的选择对于一般的 RF 板材 , 其介电常数会随着放大

用ADS进行功率放大器设计及线性化半实物仿真

A gilentM easurementF orumPage 1利用ADS进行功率放大器设计及线性化半实物仿真A gilentM easurementF orum日程安排•功放模型•功放匹配阻抗确定•具体匹配电路实现•电磁效应仿真•使用调制信号进行激励•半实物DPD 仿真•总结Page 2A gilentM easurementF orum功放模型Page 3在能够获得厂商模型的前提下，功率放大器仿真可以获得和实测非常接近的结果。

但目前能够获得的模型主要为民用频段的放大器管芯。

A gilentM easurementF orum从功放厂商网站下载模型Page 4A gilentM easurementF orum1st, Sep 2008Page 5使用模型进行功放仿真电路版图ADS 仿真环境设置功放型号：6S19100功率: 34WA gilentM easurementF orumPage 6测试数据(Measurement results)ADS 仿真数据(Sim results)差异是因为滤波网络的电容具体位置不一致、板材加工精度、元器件误差、实际测试引入误差（半钢电缆的插损、SMA 接头插损、接头和微带线的不匹配等）等导致。

基本一致功放测试/仿真比对A gilentM easurement 厂商不提供模型怎么办？F orum针对MA/COM等军用放大器生产厂商，通常不能拿到管芯模型，设计师只能依据S参数、厂商提供点频阻抗进行设计，仿真意义不大。

Page 7A gilentM easurement 功率放大器X参数提取F orumPage 8A gilentM easurementF orumX 参数导入及建模Page 9在ADS2009之后，使用插件可以将NVNA测得的X参数导入ADS，并自动生成PHD模型供仿真使用。

A gilentM easurementF orumPHD 模型调用Page 10可以从模型库中调用生成的PHD模型用于仿真。

高频功率放大器设计

高频功率放大器设计高频功率放大器是一种用于增加高频信号功率输出的电子设备，主要应用于通信、雷达、无线电、电视和音频等领域。

设计高频功率放大器需要考虑功率放大、频率响应、线性度等因素，下面我将详细介绍高频功率放大器的设计步骤。

首先，设计高频功率放大器需要确定所需的功率输出范围。

根据应用要求，可以计算出所需的输出功率，并根据这个值来选择合适的功率放大器类型，如B级、C级或D级等。

其次，选择合适的放大器架构。

目前常用的高频功率放大器架构有共射极、共基极和共集极，根据具体的应用需求选择适合的架构。

然后，根据设定的频率范围来选择合适的放大器工作频带。

高频功率放大器的频率响应是一个非常重要的指标，需要保证在所需的频率范围内具有良好的线性度和稳定性。

接下来，设计放大器的输入和输出匹配网络。

输入和输出匹配网络需要根据放大器的输入和输出特性来设计，以实现最大功率传输和防止信号的反射。

然后，根据应用需求选择合适的功率管或晶体管。

功率管或晶体管的选择需要考虑其工作频率、输出功率和效率等因素，同时要注意功率管或晶体管的稳定性和可靠性。

在设计过程中需要进行仿真和测试。

使用电磁仿真软件可以模拟和分析放大器的性能，如增益、幅度、相位等。

同时，还需要进行实际的电路板制作和搭建实验平台，进行实际的测试和调试工作。

最后，对设计的高频功率放大器进行优化和改进。

根据实际测试结果，可以进一步调整电路参数和组件选择，以提高功率放大器的性能和稳定性。

总结起来，高频功率放大器设计需要考虑功率输出范围、放大器架构、频率响应、输入输出匹配网络、功率管选型等因素。

通过仿真和测试来验证设计的性能，并进行优化改进。

高频功率放大器的设计是一个复杂而重要的工作，需要结合理论知识和实践经验，才能得到满足应用需求的高性能放大器。

UHF宽带线性功率放大器设计

【ｅｏｄ】ＵＦｐｗｒｍｌｅ；ｂｏｄａｄｉｅｒｙＫｙｗｒｓＨ；ｅａｐｉｒｒａｂｎ；ｌａｔｏｉｆｎｉ
０引言
电磁环境模拟器是大型电子设备外场测试装置，
响，中最主要的是驱动放大器和末级功率放大器。驱其动放大器选用砷化镓场效应管（ａｓＦＴ）ＧＡＥ作为放大管，采用ｓ参数方法近似设计。末级功率放大器选用增强型
维普资讯
第２８卷
第１０期
现代雷达
ＭｏｅｎＲａａｄｒｄ
２００６年１０月
Ｏｔｂｒ２０ｃｏｅ０６
７９
ＵＨＦ宽带线性功率放大器设计
ｍａｅｉｅｖｒｎｎｉｌｔｒｈｒｖｍｐｉｅｐｒｔｓｉｌｓＡ．ＴｅｏｔｕｍｐｉｅｓｃｍｐｓｄｏｒｅｃａｓＡＢａｎｇｔｎｉｍｅｔｓｍｕａｏ．Ｔｅｄｅａｌｒｏｅａｅｎｃａ・ｃｏｉｉｆｓｈｕｐｔａｌｒｉｏｏｅｆｈｅｌｓ — ｍ— ｉｆｔｐｉｅｓｗｈｃｏｅｈｏｅｂｎｙｓｇｎｎｈｅｍｅｔｃｎｂｗｉｈｄｂＩｗｔｈ．ＴｅｍｅｓｒｄｒｓｌｓｏｓｔｅｌｉｒｉｈｃｖｒｔｅｗｈｌａｄｂｅｍｅｔａｄｔｅｓｇｎｓａｅｓｔｅｙＰＮｓｉｓｈａｕｅｅｕｔｈｗｈｆｃｃ
为电子设备外场测试提供准确、复杂的空间通信信号

线性功率放大电路的工作原理

线性功率放大电路的工作原理功率放大电路能够在失真允许的范围内，将小功率转换为大功率输出，从而带动后继设备，本文首先介绍了一种功放的线性化技术，然后就线性功率放大电路的几种常见类型及其工作原理做了简要介绍与分析。

标签：线性功率放大电路；工作原理；类型；分析1.引言在电子线路中，放大电路是最基本的结构，它能将小信号在失真范围内转换成打信号，根据具体要求，放大电路又分为小信号放大电路和功率放大电路，本文主要讨论功率放大电路。

功率放大电路除了要保证信号基本不失真外，更多的考虑电路转换效率和大输出功率，判定一个功放电路性能的指标主要有最大输出功率Pom和转换效率η。

2.功率放大器的线性化技术2.1背景如果一个功率放大器是理想的线性放大器，就能保证输出电压是输入电压的常数倍；用公式表达为：V out（t）= G · Vin（t）这样就保证输入信号不失真地被放大了G倍，达到了理想效果。

另外，在固定频率下，输入信号与输出信号的相位差也是固定值。

但是在实际情况中放，构成放大电路的器件，例如晶体管，都具有非线性，这种非线性就导致输出电压不是输入电压的常数倍，而是一个更高阶的函数，造成了失真。

除了器件原因之外，还有单载波输出和谐波失真、输入为双因信号时的谐波和交调失真等失真情况，所以研究功率放大器的线性化技术是保证输入输出线性化，减小失真影响的必要举措。

2.2前馈线性化技术功率放大电路的线性化技术有很多，在此只简要介绍其中一种——前馈线性化技术。

2.2.1基本原理前馈法的基本原理是用两个环路分别消除载波信号和失真信号，从而达到线性化的目的。

2.2.2原理图其中，α为插损量、c为耦合量、g为各放大器增益。

要想实现最好的效果，必须保证环路的平衡。

2.2.3实现步骤原始信号经过功率分配器后分成了两路，一路经过主放大器后到达耦合器，在经过固定的衰减器后到达载波对消处，由于主放大器的非线性，导致这里的信号不但有主频信号还有交调产物；另一路信号通过延迟线1到达载波对消处，两路信号的载波就在这里对消掉。

基于GaNHEMT的功率放大器优化设计技术

基于GaNHEMT的功率放大器优化设计技术一、GaN HEMT技术概述随着无线通信技术的快速发展，对功率放大器（Power Amplifier, PA）的性能要求越来越高。

基于氮化镓（Gallium Nitride, GaN）的高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor, HEMT）因其优异的高频、高功率特性，成为功率放大器设计的理想选择。

GaN HEMT 技术在射频（RF）功率放大器中的应用，能够提供更高的功率密度和效率，满足现代通信系统对高性能放大器的需求。

1.1 GaN HEMT技术的核心特性GaN HEMT技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 高频率特性：GaN HEMT能够工作在更高的频率范围，满足现代通信系统对高频信号处理的需求。

- 高功率密度：GaN HEMT具有较高的功率密度，能够在较小的芯片面积上实现较大的输出功率。

- 高效率：GaN HEMT在高功率输出时仍能保持较高的效率，有助于降低系统的能耗。

- 良好的热稳定性：GaN HEMT具有较好的热稳定性，能够在高温环境下稳定工作。

1.2 GaN HEMT技术的应用场景GaN HEMT技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 移动通信基站：在4G/5G基站中，GaN HEMT技术可以用于实现高效率、高功率的射频功率放大。

- 卫星通信：GaN HEMT技术可以用于卫星通信系统中的高功率放大器，提高信号的传输距离和质量。

- 雷达系统：在雷达系统中，GaN HEMT技术可以用于实现高功率、高效率的信号发射。

- 电子战：GaN HEMT技术在电子战设备中，可以用于实现高功率的干扰和信号发射。

二、GaN HEMT功率放大器的设计GaN HEMT功率放大器的设计是一个复杂的过程，涉及到多个关键技术的选择和优化。

2.1 设计参数的确定在设计GaN HEMT功率放大器时，首先需要确定一些关键的设计参数，包括工作频率、输出功率、效率要求等。