中文引用格式： 劉曉禹，韓程浩，阮文武，等. 19~21 GHz GaAs高線性功率放大器MMIC[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(4)：72-78.
英文引用格式： Liu Xiaoyu，Han Chenghao，Ruan Wenwu，et al. 19~21 GHz GaAs high linearity power amplifier MMIC[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(4)：72-78.
引言
隨著衛(wèi)星通信系統(tǒng)不斷發(fā)展，低頻段頻譜資源日益枯竭，毫米波頻段的通信系統(tǒng)開(kāi)發(fā)備受關(guān)注。同時(shí)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，寬頻帶的工作要求以及高峰值平均功率比（Peak to Average Power，PAPR）調(diào)制信號(hào)環(huán)境對(duì)射頻前端的功率放大器的線性度提出越來(lái)越高的要求[1]。基于實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的功能需求，功率放大器不僅需要有充足的飽和輸出功率和效率，而且在回退區(qū)間也期望有較佳的功率性能和線性度[2]。當(dāng)前，隨著工藝技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)積累，GaAs pHEMT已成為毫米波高線性功率放大器的優(yōu)選可靠方案。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于毫米波高線性功率放大器的研究取得頗多進(jìn)展。Elgharbawy等[3]結(jié)合自適應(yīng)偏置、自適應(yīng)反饋以及自適應(yīng)電容補(bǔ)償，在24~44 GHz實(shí)現(xiàn)了22.3 dBm的飽和輸出功率和21.75 dBm的1 dB壓縮點(diǎn)輸出功率，功率附加效率（Power Added Efficiency,PAE）是衡量射頻功率放大器性能的關(guān)鍵指標(biāo)，其PAEmax在36%左右。Bai等[4]在傳統(tǒng)差分共源放大器中采用冷場(chǎng)效應(yīng)管級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)電容進(jìn)行補(bǔ)償，研制了一款超寬帶線性功放，在23~41 GHz內(nèi)實(shí)現(xiàn)了飽和輸出功率22.3 dBm、PAE>36%同時(shí)1 dB壓縮點(diǎn)輸出功率21.75 dBm、PAE>34%。Chen等[5]研究了二次諧波對(duì)寬帶調(diào)制線性度的影響，在26 GHz實(shí)現(xiàn)了21.3 dBm的飽和輸出功率和20.8 dBm的1 dB壓縮點(diǎn)輸出功率，飽和PAE>26%。上述報(bào)道研究主要集中在飽和工作區(qū)域附近，增加了電路的復(fù)雜度和尺寸且均為固定多個(gè)柵壓下的性能，對(duì)柵壓敏感度極高，對(duì)工作環(huán)境的穩(wěn)定性提出了較高的要求。
針對(duì)現(xiàn)有毫米波功率放大器方案線性化方案存在回退區(qū)域線性度不足、尺寸要求高、環(huán)境敏感性高等問(wèn)題，本文采用片上集成的有源穩(wěn)壓偏置電路和級(jí)聯(lián)冷模線性化電路等方法，抑制工藝離散、外部離散等帶來(lái)的線性度惡化問(wèn)題，基于0.15 μm GaAs pHEMT工藝，研制了一款19~21 GHz的高線性功率放大器單片微波集成電路(Monolithic Microwave Integrated Circuit, MMIC)芯片。
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作者信息：
劉曉禹1，韓程浩1，阮文武1，郭潤(rùn)楠1，2，劉伶1，許鑫東1，侯澤文1，
莊園1，2，余旭明1，陶洪琪1，2
（1.南京電子器件研究所，江蘇 南京 210016；
2.固態(tài)微波器件與電路全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210016）
