蔡伟剑,周井玉,王晨歌,王志宇,郁发新

(浙江大学 航空航天学院,杭州 310027)

射频功率放大器作为通信、相控阵雷达等系统中必不可缺的一个部分,其性能直接影响到整个系统的性能。功率放大器作为整个系统中最耗能的部分,提高功放的效率能够更好地降低成本和改善系统的热管理。常见的高效率功放有D类、E类和F/F-1类等功放。其中,E类功放虽然结构简单、效率高,但是存在漏极峰值电压高、受工作频率影响大和功率输出能力低等缺点[1]。而F类功放是通过对输出谐波的控制来提高效率,不存在频率限制。同时,其兼顾了输出功率和效率,并且漏极峰值电压低,仅为2倍的漏极直流供电电压[2]。因而,对F类功放的研究受到越来越多的关注。

在F类功放电路实现方面,大部分拓扑结构使用微带线来实现[3-8],虽然高频性能较好,但是版图面积大,不利于功放集成在小面积载片上。因此为了实现小尺寸功放,相较于微带线拓扑结构,采用集总参数的拓扑结构成为更好的选择[9]。另一方面,可补偿输出电容的F类拓扑结构已经被广泛应用,但在内匹配功放中,需要采用键合金丝来连接晶体管和输出匹配电路,这引入了额外的输出电感。其难以针对该输出电感对二次/三次谐波阻抗进行补偿,导致晶体管无法达到最佳输出效率[10-13]。图1所示为两种常见的补偿输出电容和电感的集总参数拓扑结构[12-14](Rp为晶体管等效输出电阻;Cp为晶体管等效输出电容;Lout为晶体管输出电感)。……