高效低失真GaN HEMT宽带功率放大器设计与实验验证

本文主要探讨了一种基于连续型功率放大器理论的高性能、低谐波失真的宽带功率放大器设计方法。研究者采用了先进的GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件来构建验证电路，HEMT以其高频率性能和出色的热稳定性，使得放大器在高频应用中具有良好的表现。 设计的核心理念是结合连续型功率放大器理论和多谐波双向牵引技术，通过优化负载阻抗，实现了宽带匹配网络。切比雪夫低通滤波器形式的阻抗变换器在此发挥了关键作用，它能够有效地调整信号的频率响应，确保在宽广的工作频段内保持稳定的放大性能。 在偏置电路的设计上，作者采用了双扇形开路微带线与滤波电路的组合，这种创新的方案有助于减小电路尺寸，同时提升偏置电路的输入阻抗，从而扩大其工作带宽。这不仅提高了放大器的灵活性，也降低了外部噪声的影响。 实验结果显示，该功率放大器在1.7~2.7 GHz的工作频带内表现出优异的性能。功率附加效率高达50%~60%，这意味着放大器在转换电能时效率极高。输出功率超过4瓦，显示出强大的输出能力。此外，它的增益稳定在(14±0.9)dB，显示出良好的线性性能。在谐波失真方面，二次谐波失真小于-25 dBc，三次谐波失真小于-60 dBc，这意味着信号失真非常低，符合高质量音频或通信系统的标准。 这项研究对于设计高效、低谐波失真的宽带功率放大器具有重要的参考价值，特别是在无线通信、雷达系统以及高精度信号处理设备等领域，具有广泛的应用前景。通过精确的理论指导和精心的实验验证，作者成功地克服了宽带放大器设计中的诸多挑战，为提高功率放大器的性能提供了一种新的解决方案。