ADPA1113：2 GHz 至 6 GHz、46 dBm（40 W）GaN 功率放大器的详细解析

在电子工程领域，功率放大器是至关重要的组件，特别是在高频、高功率的应用场景中。今天我们要深入探讨的是 ADPA1113，一款 2 GHz 至 6 GHz、46 dBm（40 W）的 GaN 功率放大器，它在众多领域有着广泛的应用前景。

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一、产品概述

ADPA1113 是一款氮化镓（GaN）宽带功率放大器，能够在 2.3 GHz 至 5.7 GHz 的频率范围内提供 46.5 dBm（44.7 W）的输出功率，功率附加效率（PAE）达到 39.0%。它具有内部匹配和交流耦合的特性，无需外部匹配或交流耦合即可实现全频段操作，同时还集成了漏极偏置电感，无需外部电感来偏置放大器。这种设计大大简化了电路设计，提高了系统的可靠性和稳定性。

二、产品特性

（一）高性能指标

1. 输出功率：在 2.0 GHz 至 5.7 GHz 的频率范围内，典型输出功率（POUT）可达 46.5 dBm（$P_{IN}=21 dBm$），能够满足大多数高功率应用的需求。
2. 增益：小信号增益在 2.3 GHz 至 5.7 GHz 范围内典型值为 40.5 dB，功率增益在 2.0 GHz 至 5.7 GHz 范围内典型值为 25.5 dB（$P_{IN}=21 dBm$），为信号提供了足够的放大能力。
3. 功率附加效率（PAE）：在 2.3 GHz 至 5.7 GHz 范围内，典型 PAE 为 39%（$V{DD}=28 V$，$I{DQ}=750 mA$），高效的功率转换有助于降低功耗和散热要求。

（二）内部集成设计

1. 内部匹配和交流耦合：这种设计使得放大器在使用时无需额外的外部匹配网络和交流耦合电路，减少了外部元件的使用，降低了成本和电路板面积。
2. 集成漏极偏置电感：进一步简化了电路设计，减少了外部元件的数量，提高了系统的可靠性。

三、应用领域

（一）军事领域

1. 军事干扰器：ADPA1113 的高功率输出和宽带特性使其非常适合用于军事干扰器，能够有效地干扰敌方通信和雷达系统。
2. 军事雷达：在军事雷达系统中，需要高功率、高增益的放大器来发射和接收信号，ADPA1113 能够满足这些要求，提高雷达的探测距离和精度。

（二）商业和测试领域

1. 商业雷达：在民用航空、气象监测等领域的商业雷达系统中，ADPA1113 可以提供稳定可靠的功率放大。
2. 测试和测量设备：其精确的性能指标和宽带特性使其成为测试和测量设备中的理想选择，可用于对各种射频信号进行放大和测试。

四、电气规格

（一）不同频率范围的性能

ADPA1113 在不同的频率范围内具有不同的性能表现，具体如下表所示：	频率范围	小信号增益（dB）	功率增益（dB）	输出功率（dBm）	PAE（%）
2.0 GHz - 2.3 GHz	36.5 - 39.0	23.5 - 25.5	44.5 - 46.5	47.0
2.3 GHz - 5.7 GHz	38.0 - 40.5	23.5 - 25.5	44.5 - 46.5	39
5.7 GHz - 6.0 GHz	36.5 - 39.0	23.0 - 25.0	44.0 - 46.0	32

（二）绝对最大额定值

在使用 ADPA1113 时，需要注意其绝对最大额定值，以避免对器件造成损坏。例如，漏极偏置电压最大为 35 V DC，栅极偏置电压范围为 -8 V DC 至 0 V DC，RF 输入功率最大为 26 dBm 等。同时，该器件不能进行表面贴装，也不适合用于回流焊工艺，环境温度不能超过 150°C。

五、热阻和 ESD 特性

（一）热阻

热性能直接关系到功率放大器的可靠性和稳定性。ADPA1113 的热阻（$theta_{JC}$）为 1.38 °C/W，热性能与印刷电路板（PCB）设计和工作环境密切相关，因此在设计 PCB 时需要仔细考虑散热问题。

（二）ESD 特性

ADPA1113 是静电放电（ESD）敏感设备，其人体模型（HBM）的 ESD 耐受阈值为 500 V（Class 1B）。在处理该器件时，需要采取适当的 ESD 防护措施，以避免因静电放电而损坏器件。

六、引脚配置和接口原理图

（一）引脚配置

ADPA1113 采用 14 引脚陶瓷引脚芯片载体（LDCC）封装，各引脚具有不同的功能。例如，RFIN 为 RF 输入引脚，RFOUT 为 RF 输出引脚，VDD 系列引脚为漏极偏置引脚，VGG1 为栅极控制引脚等。详细的引脚功能描述如下表所示：	引脚编号	助记符	描述
1,7	NIC	无内部连接
2	VDD1	放大器第一级的漏极偏置
3,5,10,12	GND	接地
4	RFIN	RF 输入，AC 耦合并内部匹配到 50 Ω
6	VGG1	栅极控制
8	VDD2B	放大器南侧第二级的漏极偏置
9	VDD3B	放大器南侧第三级的漏极偏置
11	RFOUT	RF 输出，AC 耦合并内部匹配到 50 Ω
13	VDD3A	放大器北侧第三级的漏极偏置
14	VDD2A	放大器北侧第二级的漏极偏置
封装底座	GND	接地

（二）接口原理图

文档中还提供了各个引脚的接口原理图，包括 VDD1、RFIN、VGG1、GND、VDD2A、VDD2B、VDD3A、VDD3B 和 RFOUT 等引脚的接口电路，这些原理图有助于工程师进行电路设计和调试。

七、典型性能特性

文档中给出了大量的典型性能特性曲线，包括小信号增益、回波损耗、输出功率、功率增益、PAE 等参数随频率、温度、电源电压和输入功率的变化曲线。这些曲线可以帮助工程师更好地了解 ADPA1113 在不同工作条件下的性能表现，从而进行合理的电路设计和优化。

八、工作原理

ADPA1113 采用级联增益级的 GaN 功率放大器结构，通过正漏极电源和外部施加的负栅极电压进行偏置。在偏置状态下，器件工作在 AB 类，以实现饱和时的最大 PAE。同时，该放大器集成了 RF 扼流圈，并对 RFIN 和 RFOUT 端口进行了片上直流阻断，但 RFIN 引脚有直流接地路径，因此在驱动 RFIN 信号时，如果信号的直流偏置电平不为零，则需要进行外部交流耦合。

九、应用电路和基本连接

（一）应用电路

文档中给出了 ADPA1113 的典型应用电路，该电路也是客户评估板的默认配置。在这个电路中，所有的 VDD 引脚（VDD1、VDD2A、VDD2B、VDD3A 和 VDD3B）都需要施加相同的 28 V 标称漏极电源电压，并且通过电容进行去耦。VGG1 引脚用于施加栅极电压，同样需要进行去耦。

（二）基本连接和操作步骤

1. 开启设备：首先将 VGG1 引脚设置为 -4 V 的夹断电压，然后向 VDD 引脚施加 28 V 电压，逐渐增加栅极电压（更正向）直到漏极电流达到 750 mA（此时 VGG1 约为 -2 V），最后施加 RF 信号。如果预先知道所需的栅极电压，也可以直接将 VGG1 设置为该电压，而无需经过夹断步骤。
2. 关闭设备：先关闭 RF 信号，将 VDD 电压设置为 0 V，然后将 VGG1 增加到 0 V。

在实际应用中，可以根据系统需求适当减少电源去耦电容的数量，但建议先移除或合并距离器件最远的最大电容。

十、订购指南和评估板

（一）订购指南

ADPA1113 有特定的型号和封装选项，例如 ADPA1113AEJZ 型号的温度范围为 -40°C 至 +85°C，采用 14 引脚 LDCC（9.80 mm × 8.20 mm）封装（EJ - 14 - 1），并且是符合 RoHS 标准的产品。

（二）评估板

为了方便工程师进行测试和开发，还提供了 ADPA1113 - EVALZ 评估板，该评估板同样是符合 RoHS 标准的产品。

十一、总结

ADPA1113 作为一款高性能的 GaN 功率放大器，具有内部匹配、交流耦合、集成漏极偏置电感等优点，在 2 GHz 至 6 GHz 的频率范围内提供了高输出功率、高增益和高效率的性能表现。它在军事干扰器、雷达系统、测试和测量设备等领域有着广泛的应用前景。工程师在使用 ADPA1113 时，需要仔细考虑其电气规格、热阻、ESD 特性等因素，按照正确的操作步骤进行电路设计和调试，以充分发挥其性能优势。大家在实际应用中有没有遇到过类似高性能功率放大器的设计挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和想法。