对于由LC构成的谐波处理网络，当其谐振在高次谐波频率上时，在基频处，该网络等效为一个电容，如图2所示，设L2C2谐振在n次谐波处（图2（a）），在基频处它等效为电容Ceq1（图2（b）），其关系为：

　　工作于基频时，该网络的阻抗为：

　　联立(3)(4)两式得：

　　即谐振网络在基频处的等效电容与谐振网络的电容关系为：

　　对于本设计因L2C2谐振在5次谐波频率处，L3C3谐振在3次谐波频率处，所以有：

　　对于L4C4组成的串联谐振网络，其谐振频率为2ω0，主要用于回收2次谐波能量，这样能对功放管输出端的电压和电流波形进行整形，减小两者之间的重合，提高功率放大器的效率。电容电感两者之间满足以下关系式：

　　1.2 整体电路设计

　　本文采用以上介绍的具有谐波抑制功能的输出匹配网络，采用InGaP/GaAs HBT工艺设计了一个工作于2 GHz频率的高效率高谐波抑制的功率放大器，该放大器采用三级放大结构，供电电压为5 V，具体电路结构如图3所示。

　　该设计为了获得高的增益采用了三级放大结构，其中第一级工作于A类状态，以获得高的线性度，该级采用了一个RC负反馈使电路能稳定工作；第二级工作于浅AB类状态；第三级为了获得高的效率工作于深AB类状态。其中虚线方框内的部分为片内实现，方框外的部分采用多层基板、绑定线和贴片元件来实现。对于级间匹配网络，匹配电感于外部绑定线实现有助于减少级间匹配网络的插损，获得了较高的效率和功率，同时调试灵活方便。对于输出匹配网络，其中L4由绑定线和基板上的传输线共同组成，通过调节金线的长度，可以控制二次谐波分量的大小。而对于L3和L2，由于该网络是对高次谐波进行抑制，所需电感较小，主要是由多层基板的过孔构成。

2 测试结果

　　本芯片采用InGaP/GaAs HBT工艺制作，图4为芯片实物图，DIE面积为1 mm×1 mm，整体封装大小为4 mm×4 mm。图5为本设计S参数测试结果，测试平台为安捷伦矢量网络分析仪E5071C。测试结果表明，在2 GHz频率处该设计的S参数为：S21=35.1 dB，S11<-10 dB，S22<-10 dB，从S参数看出本设计获得了很好的小信号性能。图6为输出功率和输入功率的关系图，从图可知当Pin小于0 dBm时，放大器工作于线性工作状态，当Pin大于0时开始出现压缩，到达3 dBm时，输出功率已经饱和，此时Pout=35.2 dBm，放大器的1 dB压缩点为P1dB=34.2 dBm。从该图可知，该放大器获得了较好的线性度。图7为增益Gain和效率PAE随着输入功率的变化的曲线图，该图表明该设计的增益在Pin<0 dBm时，增益波动小于0.2 dB，表明该设计获得了很好的AM-AM，在饱和工作时，即Pout=35.2 dBm时，效率为PAE=48%；工作于1 dB压缩点时，即Pout=34.2 dBm时，效率贴片电感为PAE=43%。从效率曲线图可知，该放大器不但在饱和工作时获得了很高的效率，在线性工作时也获得了很好的效率。表1是该设计的谐波性能与其他设计的比较，从表1可知本设计在考虑二次谐波同时还兼顾了高次谐波，达到了良好的谐波抑制，特别是在对高次谐波的处理上。

扁平线圈电感制造厂

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