RLC补偿网络提升Cascode功率放大器线性度的研究

"补偿网络对Cascode结构放大器线性度的改善 (2012年) - 张晓东等" 在无线通信领域，宽带功率放大器扮演着至关重要的角色，尤其在多频段通信系统中。Cascode结构因其优秀的带宽特性和输出阻抗特性，成为设计宽带功率放大器的首选架构。Cascode放大器由两个晶体管级联组成，这种设计可以提供较高的输入阻抗、较低的输出阻抗和较大的增益带宽。 然而，宽带功率放大器的两个核心性能指标是带宽和线性度。带宽决定了放大器能够处理信号的频率范围，而线性度则关乎放大器在处理不同信号强度时能否保持失真最小。传统的做法是通过RLC（电阻-电感-电容）补偿网络来拓宽Cascode放大器的带宽。本文提出的创新点在于，通过精细调整RLC补偿网络的电路参数，不仅能够拓宽放大器的带宽，还能同时提升其线性度。 补偿网络的作用在于调整晶体管的工作状态，使其在放大过程中保持更好的线性特性。非线性主要源于晶体管在大信号操作下的非理想行为，如二次和三次谐波成分的产生。通过补偿网络，可以有效地抑制这些非线性效应，从而提高放大器的三阶交调截点（IP3）。IP3是衡量放大器线性度的一个重要参数，它表示放大器在产生可辨识失真的输入信号功率水平。 文章采用了Volterra级数方法来理论分析和计算IP3，这是一种用于描述非线性系统的数学工具。通过这种方式，作者们能够定量地评估补偿网络对IP3的改善程度，进一步证明了所提出的补偿策略的有效性。 实验结果显示，采用2μm InGaP/GaAs HBT半导体工艺制作的补偿网络，成功地将Cascode放大器的3dB工作带宽扩展了1GHz（从1.5GHz扩展到2.5GHz），同时IP3提高了3dB，与理论计算结果吻合良好。这一改进意味着放大器在更宽的频率范围内能够保持更高的线性度，从而提升了通信系统的整体性能。 关键词：补偿网络，Cascode放大器，线性度，Volterra级数 总结来说，这篇2012年的研究论文探讨了如何通过RLC补偿网络优化Cascode结构的宽带功率放大器，实现了带宽扩展与线性度提升的双重目标，对于无线通信设备的设计具有重要的指导价值。