高功率高效率GNSS终端功率放大器芯片设计
本文采用 InGaP/GaAs HBT 工艺设计了一款适用于北斗卫星导航系统终端的高效率、高功率、线性化、小尺寸的 GNSS 功率放大器芯片。该芯片采用三级放大拓扑结构，运用负载牵引、源牵引以及阻抗匹配技术将三级放大管芯相连，并在片外的芯片输出端口采用谐波抑制技术设计了输出匹配网络电路，分别针对二、三、五次谐波分量进行了有效抑制，实现了功放芯片的高功率和高效率。提出温度不敏感线性化偏置技术与稳定性电路一体化设计方法，成功设计出小型化的自适应偏置电路，保障了功放芯片在温度变化大、输入功率高的情况下线性度的高稳定性。
分布式放大器和平衡式放大器
分布式放大器结构具有超宽带匹配结构简单的优点，不足之处在于其效率较低增益不高。
平衡式放大器主要包含四个部分，两个3dB耦合器与两个功率放大器。
其基本工作原理为输入信号通过平衡式放大器输入端输入，经过耦合器将输入信号分成两路大小一样的信号，这两路信号经过相同的两个功率放大器结构放大,放大后信号通过耦合器的两个输入端口输入,并在输出端口合成输出，同时在另一端口输出的信号相互抵消。因此该放大器结构不会出现输入输出反射信号所以其可适用于超宽带结构，具有良好的输入输出驻波比。
多级放大器方案
通过功率合成技术实现。
其基本结构包括功率分配，功率合成以及功率放大三部分。
信号通过输入端经过功率分配为相同的多个信号,经过相同的放大器结构放大，最后经过功率合成技术使各个功率放大单元输出的信号相位相等达到信号合成的目的。
设计前预算分析
确定技术指标
选择合适的晶体管
进行直流仿真，确定静态工作点
得到IV曲线
对于A类放大器来说，Q点我们一般设置在IV曲线的线性工作区中点，确保整个信号周期都位于放大区。
选取Q点于
让 Ic 处于一个 大约最大值的一半，使得晶体管在信号摆幅内保持线性。
选择基级偏置
这里的目的是增加温度补偿和保证稳定性。
采用电阻分压式设计
在偏置点并联电容（如0.1μF）滤除高频噪声
通过ADS自动优化方式，调整最佳参数
避免自激震荡
管芯输入/输出阻抗在低频处存在负阻抗导致晶体管不稳定，在运行时可能会导致自激振荡，影响电路正常运作从而导致严重后果，因此需要针对管芯的输入/输出阻抗随频率变化曲线设计稳定性电路。设计的稳定性电路为一个 RC 并联电路结构串联在输入端和 HBT 管芯的基极之间，使得有了稳定电路后其阻抗在低频部分能够抵消输入端口负阻抗，其中电阻用来提高电路的稳定性，电容用来减少稳定电路对射频信号的损耗。整个稳定电路在工作频段内其阻抗很小。
链路预算
中间级与输出级管芯之间需要阻抗匹配以尽可能的减少损耗，考虑匹配电路本身损耗的存在，同时中间级不能比输出级提前进入非线性区以致整个功放增益提前压缩，还需要有足够的驱动能力使得输出级可以达到要求的饱和输出功率以及1 dB 压缩点，预算中间级增益约13 dB，采用8个品体管并联。在确定的偏置条件下输入增益应该尽可能高，预算输入级增益 14 dB 需要两个品体管并联。
整体电路
设计
偏置设计
对于偏置电路，要保证系统有良好的热稳定性，所以应该采用电流镜结构。
进行温度仿真
阻抗匹配
阻抗匹配使得电路达到最大功率传输