功率放大器的高效率谐波抑制技术

"本文介绍了一种高效率高谐波抑制功率放大器的设计，该设计通过在输出低通匹配网络中引入多个LC谐振网络来回收并抑制功率放大器产生的高次谐波，从而提高效率。这种方法应用于一个采用InGaP/GaAs HBT工艺制造的5 V供电、2 GHz工作频率的功率放大器，测试结果显示，该放大器具有35 dB的增益，35.2 dBm的饱和输出功率和48%的效率，2到5次谐波分量分别被抑制到-53 dBc至-60 dBc之间。" 在无线通信领域，功率放大器是关键组件，它们需要高效且低谐波的性能以满足严格的标准。本文针对这一需求，提出了一种创新的电路设计策略，特别是在输出匹配网络上下足功夫。传统的功率放大器由输入匹配网络、放大电路、直流偏置电路和输出匹配网络构成，而输出匹配网络的优化对于提升效率和抑制谐波至关重要。 1.1 谐波抑制功能的输出匹配网络设计 输出匹配网络是决定功率放大器性能的关键因素之一。为了兼顾谐波抑制，设计中采用了二级低通网络（L1、C3和L5、C2）和串联LC谐振网络（C4和L4），以在基频时提供阻抗变换，并在高阶谐波处呈现高阻抗。此外，C4和L4的串联谐振结构对二次谐波呈现短路效果，对奇次谐波呈现高阻抗，而L3和L2与C3、C2组成的谐振网络则针对3次和5次谐波进行处理，实现了谐波能量的回收和抑制，进一步优化了效率。 这种设计的优势在于，它能够有效地减少功率放大器输出的电压和电流波形之间的非线性失配，提升效率。通过精心设计的LC网络，不仅可以改善谐波特性，还能确保匹配网络的带宽和稳定性，便于实际的电路集成和小型化。 总结来说，本文提出的功率放大器设计方法通过独特的输出匹配网络结构，成功地实现了高效率和高谐波抑制。这一设计思路对于无线通信系统的性能提升具有重要意义，尤其是在追求更高数据传输速率和更低功耗的5G及未来无线通信技术中，这样的功率放大器解决方案显得尤为重要。