9月25日，南方科技大學(xué)深港微電子學(xué)院官方公眾號(hào)發(fā)文稱，深港微電子學(xué)院助理教授方小虎團(tuán)隊(duì)在GaN MMIC高效率C波段F類功率放大器和高效率寬帶毫米波功率放大器研究領(lǐng)域中取得進(jìn)展。
高效率C波段F類功率放大器
C波段(4-8 GHz)射頻功率放大器是遠(yuǎn)距離無線能量傳輸、合成孔徑雷達(dá)SAR、衛(wèi)星通信、現(xiàn)代無線通信等系統(tǒng)中的核心器件，其輸出功率和效率極大的影響了系統(tǒng)的傳輸距離、能效比、通信速率、散熱設(shè)計(jì)和成本。
由于這些系統(tǒng)廣泛采用大規(guī)模有源天線陣列與波束成形技術(shù)來提升系統(tǒng)性能，因而在發(fā)射機(jī)鏈路中將需要使用成百上千個(gè)功放器件。
高能效小體積的功放有助于降低整個(gè)有源天線陣列的體積、熱設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本，并提升系統(tǒng)可靠性。
因此，提升功放效率并降低功放體積極其重要。論文基于上述的應(yīng)用背景，提出一種新型高能效輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，該方法能夠控制基波阻抗至四次諧波阻抗，在C波段實(shí)現(xiàn)高效率的F類功放工作模式。
測(cè)試結(jié)果表明，應(yīng)用該方法設(shè)計(jì)的F類功放能夠?qū)崿F(xiàn)能效比高于70%。
圖片來源：拍信網(wǎng)正版圖庫
高效率寬帶毫米波功率放大器
為了實(shí)現(xiàn)超高速率無線信息傳輸，5G毫米波系統(tǒng)需要應(yīng)用大規(guī)模有源天線陣列和波束成形技術(shù)，因而對(duì)功放(PA)體積、帶寬、能耗和輸出功率提出了新的要求。
在5G毫米波設(shè)計(jì)頻段(24.25-29.5 GHz)，由于晶體管的寄生參數(shù)的影響，導(dǎo)致功放的匹配網(wǎng)絡(luò)帶寬受限于Bode-Fano條件。
傳統(tǒng)方法應(yīng)用多階LC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)寬帶的匹配性能，然而這種方式增加芯片面積與電路損耗，降低功放效率。為了解決在功放芯片的面積、帶寬和性能之間的折衷問題，論文提出一種寬帶設(shè)計(jì)方法，該方法使用簡(jiǎn)單的匹配網(wǎng)絡(luò)，能夠補(bǔ)償晶體管的寄生電容，同時(shí)控制二次諧波阻抗，實(shí)現(xiàn)在24.5-29.5 GHz的寬帶匹配。
一直以來，由于GaN的適用頻率上限高，GaN在功率放大器件中的表現(xiàn)極為出彩，后續(xù)還有很多廣闊的技術(shù)空間讓人們探索。
根據(jù)TrendForce集邦咨詢《2023 GaN功率半導(dǎo)體市場(chǎng)分析報(bào)告 – Part1》顯示，全球GaN功率元件市場(chǎng)規(guī)模將從2022年的1.8億美金成長(zhǎng)到2026年的13.3億美金，復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)65%。
GaN功率元件市場(chǎng)的發(fā)展主要由消費(fèi)電子所驅(qū)動(dòng)，核心仍在于快速充電器，其他消費(fèi)電子場(chǎng)景還包括D類音頻、無線充電等。（來源：南方科技大學(xué)）
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