基于GaN HEMT的功率放大器设计(2)
1.1.2 功率放大器的增强技术 （1）一般来说，输出功率是设计一个功率放大器时最先要考虑的问题。为了使功率放大器的输出功率能达到几千瓦甚至更高，人们提出了功率合成技术。所谓功率合成，就是指最终的功率是由多个较小的功率合成而来的。具体的做法是将同一个输入信号分别通过多个晶体管的作用， 再将每个晶体管得到的输出功率通过功率合成器。 （2）怎样才能同时满足功率放大器高效率和良好线性度的要求，这个问题一直困扰着射频功放设计者。 随着数字信号处理技术和其他相关技术的不断发展，人们可以综合利用多种线性增强技术。目前使用较多的有前馈技术 和预失真技术[2]。 （3）除了输出功率和线性度，功放的效率也是人们考虑的重点之一，为了提高功率放大器的效率，人们研究了很多效率增强技术，这些技术的发展有效的提高了功放的效率，大大降低了使用成本。比较常用的有 Doherty 技术[3]、包络跟踪技术[4]、包络分离恢复技术[5]以及非线性元件实现线性放大技术[6]。 （4）为了增加功率放大器的工作带宽，使它能够在几十 GHz 的范围工作，宽带技术应运而生，主要是使用宽频带的晶体管和采用宽带匹配技术。
1.1.3 GaN材料的兴起 由于微波射频技术的日新月异，射频电路的研究也朝着大功率、源]自{吹冰^*论\文}网·www.chuibin.com/ 高频率的方向发展，这对于半导体材料和器件的要求也越来越高，上一代的半导体材料已经不能满足人们在设计上的需要了。在第三代半导体中，以氮化镓（GaN）材料为例，它和前两代半导体材料相比有许多优越的性能，其显著优点如下：它有较高的击穿电场，可以在电压较高的场合使用，这为大功率应用打下了基础；它的禁带比较宽、电子的迁移速率和饱和速率都比较高，适用于宽频带、大功率和高效率的使用场合；它的热导率高、有较好的稳定性和抗辐射性能，因此在电路使用时的散热问题比较容易解决并且可以适应较为恶劣的工作环境。以 GaN 材料为衬底的AlGaN/GaN 高电子迁移率管（high electron mobility transistor, HEMT）具有高输出功率密度、高工作电压、高输出阻抗等优点。据报道，在 8 GHz 的频率下，AlGaN/GaN HEMT 的功率密度可达30 W/mm [7]。因此在高频率、大功率以及低噪声等应用场合，GaN 基的 HEMT 的性能都远超过 GaAs 基和 InP 基的HEMT[8]。正是由于这些优越的性能，使人们对 GaN材料的关注度越来越高，越来越多的 GaN 材料被应用于射频电路的开发设计中。在单片微波集成电路（MMIC）中， 基于AlGaN/GaN HEMT的功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）成为研究的热点。
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