林 倩，陈思维，邬海峰，胡单辉，陈依军，胡柳林

(1.青海民族大学物理与电子信息工程学院,青海 西宁 810007；2.成都嘉纳海威科技有限公司,四川 成都 610000)

随着无线通信技术和微波集成电路工艺的进步,电子通信设备正向着小型化、轻量化和低成本等方向快速演进。与此同时,作为射频收发机的关键部件的射频驱动放大器(Radio Frequency Drive Amplifier,RFDA)也随之产生了一系列的变革。单片微波集成电路(Mono-lithic Microwave Integrated Circuit,MMIC)[1-2]相对于传统的射频电路,具有体积小、重量轻、可靠性高、便于批量生产等优点,已经成为射频收发前端电路的首要选择[3]。同时,随着半导体工艺的快速发展,砷化镓赝匹配型高电子迁移率晶体管(GaAs Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor,GaAs pHEMT)中,InGaAs 层起了非掺杂GaAs 层的作用,GaAs pHEMT 可以在更低温度下工作,提供更大的电流密度和电子迁移率,使得工作频率和增益有所提高[4-5]。相比Si、SiC、GaN 及其他工艺,GaAs pHEMT具有更高的电子迁移率和优异的功率性能,其广泛应用于MMIC DA 的设计与制造。

本文基于GaAs 工艺,设计并实现了一款S 波段高增益单片微波驱动放大器,其应用背景为5G 无线通讯系统中Sub-6 GHz 频段的驱动放大器。测试结果表明,该DA 小信号增益(S21)达26 dB,输出三阶交调点(OIP3)为30.5 dBm,饱和输出功率(Psat)为26.5 dBm,最大功率附加效率(PAE)为25%。

1 电路设计

该电路的电路原理图如图1 所示。为满足25 dB 增益、90 mA 静态电流的设计目标,电路采用了基于负反馈技术的Cascode 放大器驱动共源放大器的双级放大结构。Cascode 电路结构可以降低结电容的米勒效应[4]对宽带的影响,提高增益的同时又改善了频率特性,从而可实现高增益、高速度和宽频带；……