ADPA1122：高性能GaN功率放大器的深度解析

在射频功率放大器领域，氮化镓（GaN）技术凭借其卓越的性能表现，正逐渐成为众多应用的首选方案。今天我们要深入探讨的ADPA1122，便是一款基于GaN技术的功率放大器，它在8.2 GHz至11.8 GHz频率范围内展现出了出色的性能，适用于多种雷达系统等应用场景。

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产品概述

ADPA1122是一款内部匹配且交流耦合的20 W GaN功率放大器，集成了温度补偿的RF功率检测器。在输入功率为22 dBm时，从9.6 GHz到11 GHz频段，典型输出功率可达43.5 dBm，小信号增益典型值为31 dB，功率增益典型值为21.5 dB，功率附加效率（PAE）典型值为46%，供电电压为28 V，在10%占空比下电流为200 mA。它采用18引脚、7 mm × 7 mm的LCC_HS封装，具有低热阻特性，适用于表面贴装制造工艺。

产品特性

高频性能出色

• 宽频增益稳定：在8.2 GHz至11.8 GHz的宽频率范围内，能提供稳定的增益。在不同频段，小信号增益和功率增益都有良好表现，如在9.6 GHz至11 GHz频段，小信号增益典型值达31 dB，功率增益典型值为21.5 dB。
• 增益平坦度佳：从9.6 GHz到11 GHz，能实现±0.5 dB的增益平坦度，确保信号在该频段内的稳定放大。

  高功率输出

• 大功率输出能力：可提供43 dBm（20 W）的脉冲功率输出，满足雷达等需要高功率信号的应用需求。
• 高效率转换：功率附加效率（PAE）在9.6 GHz至11 GHz频段典型值为46%，能有效将直流功率转换为射频功率，减少能量损耗。

  集成度高

• 内部匹配与耦合：内部匹配设计，无需外部复杂的阻抗匹配电路；交流耦合方式，简化了电路设计。
• 功率检测功能：集成温度补偿的RF功率检测器，可实时监测输出功率，方便系统进行功率控制和调整。

  封装优势

• 低热阻封装：采用18引脚、7 mm × 7 mm的LCC_HS封装，具有低热阻特性，能有效散热，保证器件在高温环境下的稳定工作。
• 表面贴装兼容性：适合表面贴装制造工艺，便于大规模生产和组装。

电气规格

不同频段性能参数

频率范围	小信号增益	增益平坦度	输入回波损耗	输出回波损耗	输出功率	功率增益	PAE
8.2 GHz - 9.6 GHz	30 - 32.5 dB	±0.6 dB	18 dB	14 dB	41.5 - 43.5 dBm	19.5 - 21.5 dB	45%
9.6 GHz - 11 GHz	28.5 - 31 dB	±0.5 dB	15 dB	16 dB	41.5 - 43.5 dBm	19.5 - 21.5 dB	46%
11 GHz - 11.8 GHz	26.5 - 28.5 dB	±1.5 dB	8 dB	9 dB	40 - 42 dBm	18 - 20 dB	43%

绝对最大额定值

• 偏置电压：漏极偏置电压（VDD1、VDD2A、VDD2B、VDD3A、VDD3B）最大为35 Vdc，栅极偏置电压（VGG1）范围为 -8 Vdc至0 Vdc。
• RF输入功率：RFIN最大为25 dBm。
• 脉冲参数：最大脉冲宽度为500 μs，占空比最大为30%。
• 功率耗散：最大脉冲功率耗散为35 W（脉冲宽度100 μs，10%占空比，结温85°C）。
• 温度范围：存储温度范围为 -65°C至 +150°C，工作温度范围为 -40°C至 +85°C。

静电放电（ESD）额定值

• 人体模型（HBM）：可承受500 V的ESD电压，属于1B类。

引脚配置与功能描述

引脚功能

引脚编号	引脚符号	描述
1,2,3,12,13	VDD3A,VDD2A,VDD1,VDD2B,VDD3B	功率放大器各级的电源电压
4	VGG1	栅极偏置电压
5,9,11,14	NIC	未内部连接，可外接RF和直流地
6,8,15,17	GND	接地引脚，需连接到RF和直流地
7	RFIN	RF输入引脚，交流耦合，阻抗标称50 Ω
10	VREF	参考二极管，用于温度补偿的RF功率测量
16	RFOUT	RF输出引脚，交流耦合，阻抗标称50 Ω
18	VDET EPAD	检测器二极管，用于测量RF输出功率；暴露焊盘，需连接到RF和直流地

接口原理图

提供了各个引脚的接口原理图，包括VDD、VGG、GND、RFIN、RFOUT、VREF、VDET等引脚的连接方式，方便工程师进行电路设计和布局。

典型性能特性

增益与频率关系

• 小信号增益：随频率变化在不同温度和电源电压下有不同表现，如在不同温度下，小信号增益曲线会有所偏移。
• 功率增益：在输入功率为22 dBm时，功率增益随频率和温度、电源电压、静态电流等因素变化。

  回波损耗与频率关系

  输入和输出回波损耗在不同温度下随频率变化，反映了器件在不同频率下的阻抗匹配情况。

  功率与频率关系

• 输出功率：在不同输入功率、温度、电源电压和占空比等条件下，输出功率随频率变化。
• 功率附加效率（PAE）：PAE在不同输入功率、温度、电源电压和占空比等条件下随频率变化，体现了器件的能量转换效率。

  其他性能特性

  还包括反向隔离与频率关系、静态电流与栅极电压关系、栅极电流与输入功率关系等特性曲线，为工程师全面了解器件性能提供了依据。

工作原理

ADPA1122由三级级联增益级组成，通过对VDD1、VDD2A、VDD3A引脚施加脉冲偏置电压，分别为各级增益级的漏极提供偏置；对VGG1引脚施加负直流电压，为各级增益级的栅极提供偏置，从而控制各级的漏极电流。其单端RFIN和RFOUT端口为交流耦合，阻抗标称50 Ω，可直接插入50 Ω系统。RF输出信号的一部分通过定向耦合到二极管，检测RF输出功率，VREF引脚提供参考直流电压，用于对VDET进行温度补偿，VREF - VDET的差值与RF输出功率成正比。

应用信息

基本连接

• 电源连接：在VDD1、VDD2A、VDD3A引脚施加24 V至32 V的电源电压，并使用电容和电阻进行去耦。
• 偏置设置：通过VGG1引脚施加 -4 V至 -2 V的电压设置偏置电平，控制漏极电流。
• 工作模式：可采用栅极脉冲模式或漏极脉冲模式。栅极脉冲模式下，VDD保持固定，栅极电压脉冲变化；漏极脉冲模式下，VDD电压脉冲变化，栅极电压保持固定。
• 安全操作：上电时，先将VGG1设置为 -4 V，再施加VDD电压，然后增加VGG1以达到所需的漏极偏置电流，最后施加RF输入信号；下电时，先移除RF输入信号，降低VGG1至 -4 V，再降低VDD至0 V，最后将VGG1增加到0 V。

  热管理

• 脉冲偏置限制功率：采用脉冲偏置方式，限制平均功率耗散，维持安全的通道温度。
• 热阻计算：根据通道温度上升和功率耗散计算热阻，了解器件的散热性能。
• 不同偏置情况分析：分析连续偏置和低占空比脉冲偏置情况下，通道温度的变化情况，为热设计提供参考。

订购指南与评估板

订购指南

型号	温度范围	封装描述	包装数量	封装选项
ADPA1122AEHZ	-40°C至 +85°C	18引脚陶瓷无引脚芯片载体带散热片 [LCC_HS]	卷装，1个	EH-18-1
ADPA1122AEHZ-R7	-40°C至 +85°C	18引脚陶瓷无引脚芯片载体带散热片 [LCC_HS]	卷装，100个	EH-18-1

评估板

提供ADPA1122-EVALZ评估板，方便工程师进行产品测试和开发。评估板包含实现漏极脉冲模式所需的电路，具体使用方法可参考其用户指南。

总的来说，ADPA1122是一款性能卓越的GaN功率放大器，在雷达等高频高功率应用中具有很大的优势。工程师在使用时，需根据具体应用需求，合理设计电路，做好热管理，以充分发挥其性能。你在实际应用中有没有遇到过类似高性能功率放大器的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。