通过阻抗优化的转换型Wilkinson电路实现，Reactively Matched WR-3.4功率放大器的宽带宽达到40％

《IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology》：Reactively Matched WR-3.4 Power Amplifier With a Large-Signal Bandwidth of 40?% Enabled by an Impedance-Optimized Transforming Wilkinson

亚毫米波功率放大器采用四端口同相合成器结构，覆盖220-330GHz波导频段，通过阻抗变换Wilkinson合成器与双直接并联化实现宽带低损耗合成，优化中间阻抗方程突破带宽限制，1dB压缩功率8.1dBm时PAE达4.6%。

　　

摘要：

本文介绍了一种反应式匹配的亚毫米波功率放大器，其测量得到的大信号带宽达到了40%。通过采用一种阻抗变换的四路同相功率合成器结构，实现了对整个WR-3.4波导频段（220至330 GHz）的覆盖。首次在亚毫米波应用中提出了使用阻抗变换型Wilkinson功率合成器的方案，该方案无需额外的损耗匹配元件，并通过两次直接并联方式实现了新型宽带低损耗的四路功率合成。获得宽带大信号带宽的关键步骤是优化阻抗变换型Wilkinson合成器与两次直接并联之间的中间阻抗值，这一优化可以通过所提出的合成器结构对应的公式来完成。所提出的技术解决了反应式匹配功率放大器最终级功率匹配的带宽限制问题，从而实现了最大功率带宽。这种宽带大信号带宽对于高容量通信和高分辨率传感应用至关重要。除了先进的宽带性能外，当功率放大器在300 GHz频点以8.1 dBm的1-dB压缩输出功率工作时，基于铟镓砷（InGaAs）的器件还实现了4.6%的超高功率附加效率（PAE）。

引言

宽带射频（RF）功率放大器（PA）对于提高高容量通信和高分辨率传感系统的可用带宽（BW）至关重要[1]、[2]。电路设计师面临的挑战在于在较大的工作带宽内实现高线性输出功率和高功率附加效率（PAE）。为了在传输的RF信号上添加更多信息，需要保证放大器线性工作，这可以通过特定的线性度指标（如1-dB压缩点或三阶截断点IP3）来衡量。