بهبود مشخصه‌هاي خطينگي تقويت كننده‌هاي توان‌ GaN بر مبناي تزريق سيگنال هارمونيك دوم

Linearity Enhancement of GaN Power Amplifiers Based on Second Harmonic Injection Technique

در اين مقاله طرح جديدي براي بهبود مشخصه­ هاي خطينگي تقويت ­كننده توان­ هاي GaN ارائه شده است. مبناي اين طرح تزريق سيگنال هارموينك دوم ساخته شده به ورودي تقويت­كننده توان مورد نظر از طريق يك مسير پيشخورد است. با استفاده از نتايج تئوري و شبيه سازي­هاي دو-تن، اثر تزريق هارمونيك دوم بر مشخصه ­هاي خطينگي تقويت كننده­هاي توان بررسي شده است. يك مدار خطي ساز فعال سه پورتي با قابليت توليد سيگنال هارمونيك دوم با دامنه و فاز قابل تنظيم براي پياده سازي روش مذكور پيشنهاد شده و براي بهبود خطينگي دو تقويت­ كننده توان ده وات طراحي شده با مشخصه­هاي غيرخطي مختلف مورد ارزيابي قرار گرفته است. همچنين، به عنوان اعتبار­سنجي، مدار پيشنهادي ساخته شده و براي خطي سازي يك تقويت كننده توان GaN، مورد استفاده قرار گرفته است. نتايج شبيه سازي و اندازه گيري نشان داد كه با تزريق سيگنال هارمونيك دوم توليدي و تنظيم مناسب دامنه و فاز اين سيگنال مي­توان علاوه بر بهبود مشخصه ­هاي خطينگي شامل اينترمدولاسيون مرتبه سوم (IMD3)، نسبت توان كانال مجاور (ACPR) و مشخصه AM-PM، نقطه اشباع dB-1 را نيز افزايش داد.

In this paper, a new approach for improving the linearity characteristics of GaN power amplifiers is presented. The method is based on the injection of the second harmonic signal to the input of the power amplifier through a forward path. The effect of the second harmonic injection on the linearity characteristics of the power amplifier is studied using two-tone theory and simulations. An active three-port linearizing circuit with the ability to generate a second harmonic signal with adjustable amplitude and phase has been proposed to implement this method. Further, the paper method has been evaluated for improving the linearity of two 10-watt power amplifiers with different nonlinear characteristics. As a concept, the proposed circuit is also fabricated and used for linearizing the GaN power amplifier. It has been shown that by injecting the second harmonic signal and properly adjusting its amplitude and phase, in addition to improving the linearity characteristics, including third-order intermodulation (IMD3), adjacent channel power ratio (ACPR), and AM-PM characteristic, the 1-dB compression point is also increased.