9月25日，南方科技大學深港微電子學院官方公眾號發(fā)文稱，深港微電子學院助理教授方小虎團隊在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域中取得進展。
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距離無線能量傳輸、合成孔徑雷達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、散熱設計和成本。
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來提升系統(tǒng)性能，因而在發(fā)射機鏈路中將需要使用成百上千個功放器件。
高能效小體積的功放有助于降低整個有源天線陣列的體積、熱設計復雜度和成本，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。論文基于上述的應用背景，提出一種新型高能效輸出匹配網(wǎng)絡設計方法，該方法能夠控制基波阻抗至四次諧波阻抗，在C波段實現(xiàn)高效率的F類功放工作模式。
測試結果表明，應用該方法設計的F類功放能夠實現(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
為了實現(xiàn)超高速率無線信息傳輸，5G毫米波系統(tǒng)需要應用大規(guī)模有源天線陣列和波束成形技術，因而對功放(PA)體積、帶寬、能耗和輸出功率提出了新的要求。
在5G毫米波設計頻段(24.25-29.5 GHz)，由于晶體管的寄生參數(shù)的影響，導致功放的匹配網(wǎng)絡帶寬受限于Bode-Fano條件。
傳統(tǒng)方法應用多階LC網(wǎng)絡實現(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計方法，該方法使用簡單的匹配網(wǎng)絡，能夠補償晶體管的寄生電容，同時控制二次諧波阻抗，實現(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空間讓人們探索。
根據(jù)TrendForce集邦咨詢《2023 GaN功率半導體市場分析報告 – Part1》顯示，全球GaN功率元件市場規(guī)模將從2022年的1.8億美金成長到2026年的13.3億美金，復合增長率高達65%。
GaN功率元件市場的發(fā)展主要由消費電子所驅動，核心仍在于快速充電器，其他消費電子場景還包括D類音頻、無線充電等。（來源：南方科技大學）
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