GaN打破壁垒—RF功率放大器的带宽越来越宽、功率越来越高

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GaN打破壁垒—RF功率放大器的带宽越来越宽、功率越来越高

摘要

电信行业不断需要更高的数据速率，工业系统不断需要更高的分辨率，这助推了满足这些需求的电子设备工作频率的不断上升。许多系统可以在较宽的频谱中工作，新设计通常也会有进一步增加带宽的要求。在许多这样的系统中，人们倾向于使用一个涵盖所有频带的信号链。半导体技术的进步使高功率宽带放大器功能突飞猛进。GaN革命席卷了整个行业，并且可以让MMIC在几十种带宽下生成1 W以上的功率，因此，这个过去由行波管主导的领域已经开始让步于半导体设备。更短栅极长度的GaAs和GaN晶体管的出现以及电路设计技术的升级，衍生了一些可以轻松操作毫米波频率的新设备，开启了几十年前难以想象的新应用。本文将简要描述支持这些发展的半导体技术的状态、实现最佳性能的电路设计考虑因素，还列举了展现当今技术的GaAs和GaN宽带功率放大器(PA)。

许多无线电子系统都可覆盖很宽的频率范围。在军事工业中，雷达频段可覆盖从几百MHz到GHz级频率。一些电子战和电子对抗系统需要在极宽的带宽下工作。各种不同频率，如MHz至20 GHz，甚至包括更高的频率，现在都面临着挑战。随着越来越多电子设备支持更高频率，对更高频率电子战系统的需求将会出现井喷。在电信行业，基站的工作频率为450 MHz至3.5 GHz左右，并且随着更高带宽的需求增长而持续增加。卫星通信系统的工作频率主要为C-波段至Ka-波段。用于测量这些不同电子设备的仪器仪表需要能在所有这些必要的频率下工作，才能得到国际认可。因此，系统工程师需要努力尝试设计一些能够覆盖整个频率范围的电子设备。想到可以使用单个信号链覆盖整个频率范围，大多数系统工程师和采购人员都会非常兴奋。用单个信号链覆盖整个频率范围将会带来许多优势，其中包括简化设计、加速上市时间、减少要管理的器件库存等。单信号链方案的挑战始终绕不开宽带解决方案相对窄带解决方案的性能衰减。挑战的核心在于功率放大器，对于窄带宽其具有一流的功率和效率性能。

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