1 LDMOS 和 GaN 功率放大器 FET PA 基础知识

大多数射频 (RF) 天线系统的射频发送器设计都采用功率放大器 (PA)。许多航空航天应用包括天线系统，例如：

• 雷达
• 雷达成像有效载荷
• 通信有效载荷
• 遥测

射频天线系统中部署 PA 偏置电路，可确保实现以下两点。首先，放大器的功率输出是已知且受控的；其次，系统安全上电和断电，可降低 PA 损坏的风险。PA 设计通常采用氮化镓 (GaN) 或横向扩散 MOSFET (LDMOS) 晶体管。GaN 和 LDMOS FET（场效应晶体管）的功率输出取决于流经器件（从漏极流向源极）的电流 (I_DS)。

图 1-1 GaN 和 LDMOS FET

I_DS 由几个变量确定：漏极电压（V_D 或 V_DRAIN）、栅极电压 (V_GS) 和温度。图 1-2 展示了 GaN PA 的 I_DS 值与 V_DRAIN 和不同 V_GS 电压之间的关系示例。V_GS 电压越高，I_DS 越高，或者说放大器的功率越大。当 V_GS 足够低时，PA 允许几乎为零的 I_DS 电流。该 V_GS 电压称为夹断 电压。此外，I_DS 还取决于 V_DRAIN，但大多数设计人员不会更改 V_D，而是使用优选的 V_DRAIN 电压值来获取所需的功率级别。对于 GaN PA 和 LDMOS PA，V_DRAIN 值通常分别为大约 50V 和 28V。

图 1-2 FET V_D、I_DS 和 V_GS 行为