一種GaN寬禁帶功率放大器的設計

圖3給出了功率管穩定系數隨頻率的變化曲線(xiàn)。圖3中，穩定系數K與D分別定義為：

從圖3可以看出，在設計頻段內穩定系數K和D分別滿(mǎn)足大于1和小于1的條件，所以功率管為無(wú)條件穩定。
1．3．3 源牽引與負載牽引分析
源牽引／負載牽引分析方法原理：放大器在大信號電平激勵下，通過(guò)連續變換源阻抗／負載阻抗對功率管進(jìn)行分析，然后在Smith阻抗圓圖上畫(huà)出等功率曲線(xiàn)和等增益曲線(xiàn)，并根據設計要求選擇出最佳源阻抗／最佳負載阻抗準確設計出滿(mǎn)足要求的功率放大器。
分析中選取中心頻率f=2．35 GHz。為準確獲取功率管的最佳源阻抗ZS和最佳輸出阻抗ZL，分析過(guò)程中遵循效率優(yōu)先的策略，并采取如下步驟：
首先，假定ZS(O)=10 Ω進(jìn)行負載牽引分析獲得ZL(1)；然后，根據ZL(1)進(jìn)行源牽引分析獲得ZS(1)；再根據ZS(1)進(jìn)行負載牽引分析得到ZL(2)，…。重復進(jìn)行源牽引分析與負載牽引分析，直至前后兩次得到的負載阻抗ZL相等或者相差很小為止。

圖4為進(jìn)行源牽引分析和負載牽引分析得到的功率管輸出功率、附加效率(Power Added Efficiency，PAE)等高線(xiàn)圖。圖4中，功率管的附加效率定義為：

式中：POUT，PIN和PDC分別為放大器輸出功率、輸入功率和電源消耗功率；ηPAE代表功率附加效率。
從圖4中可以讀出功率放大器的最佳源阻抗與最佳負載阻抗分別為ZS=2．1-j6．5 Ω與ZL=13+j7．8 Ω。