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TechnicalFeature 技术特写

宽带工作所需的多波段阻抗变换器通常由具备不同特征
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阻抗的N级联传输线（N≥2）结构来表示。 例如，为将25Ω的
输出阻抗与50Ω的负载阻抗相匹配，宽带输出变压器可以由两
段微带线来实现，其中两个四分之一波长段的特性阻抗分别
为30Ω和42Ω。如此便可以实现在2至2.8GHz范围内，输入阻
抗幅值在±0.5Ω内变换，相位变化为±1度。这样一来同时覆
盖了2.1GHz（2.11至2.17GHz）和2.6GHz（2.62至2.69GHz）
Z Match 7
的WCDMA/LTE频段。 同时，在1.9GHz至2.9GHz的1GHz带宽
范围内可达到±1Ω的幅度变化和±2度的相位变化，这就意
味着若将中频频率降至2.3GHz即能够实现三频段同时工作，
也即包括了额外的1.8GHz DCS/WCDMA/LTE频带（1805至
1880MHz）。
图2a为AB类单端80W GaN HEMT功率放大器的简化原
(a) 理图，带有外部输入及输出匹配电路，工作频率范围为1.7至
2.7GHz。集成于RO4350基板上的输入和输出匹配电路代表了
一个两级微带线变压器，两部分分别具有不同的特性阻抗和电
长度。经由匹配网络，器件输入和等效输出阻抗共轭匹配。采
用这种设计，在1.8至2.7GHz范围内测得1dB压缩点（P1dB）
输出功率大于48dBm，功率增益大于12dB，漏极效率超过
52%，如图2b所示。此前曾有文献报道，采用商用45W GaN
HEMT晶体管，在1.9到2.9GHz之间的漏极效率可超过60%，其
Z Peaking
中频率范围内最高效率所对应的阻抗和元件最优值由简化实频
技术来确定。 8
经典的两级Doherty放大器在低功率区域带宽有限，因为
当峰值放大器关断时，必须完成从25到100Ω的阻抗变换。这
就导致在3dB输出功率降低时，耦合品质因数Q L =
=1.73，这个数值对于宽带而言高了。在高功率水平下，通过
(b)
20 0
图6：1.8至2.7GHz上，峰值放大器的Z Match （a）和Z Peaking （b）。
18 –2
变压器采用氧化铝衬底，介电常数高达250，厚度为0.16mm， 16 |S 21 | –4
结构紧凑，器件输入阻抗可转换为10Ω，|S 11 |小于-25dB。 14 –6
|S 21 | (dB) 12 –8 |S 11
Carrier Device 5 Ω 10
Offset 8 –12
L out Line
Broadband 6 –14
–10 | (dB)
Matching |S 11 |
4 –16
C out 50 Ω 2 –18
Z Carrier
Open Circuit Peaking
Device is Turned Off 0 –20
1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0
Frequency (GHz)
(a)
图8：仿真小信号S参数与频率。
80
70
Frequency (GHz)
1.85
60
Z Carrier 2.15
2.65
50
40
30
20
E
10
0
25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55
Frequency (1.8 GHz to 2.7 GHz)
(b) P out (dBm)
图7：载波放大器匹配网络（a）和负载阻抗（b）。 图9：宽带反相Doherty功放的仿真功率增益和漏极效率。
48 www.mwjournalchina.com Microwave Journal China 微波杂志 Jan/Feb 2019