W波段GaN单片功率放大器研制

报道了W波段GaN三级放大电路的研制结果。采用电子束直写工艺在AlGaN/GaN HEMT外延结构上制备了栅长100nm的"T"型栅结构。器件直流测试最大电流密度为1.3A/mm,最大跨导为430mS/mm;小信号测试外推其fT和fmax分别为90GHz及210GHz。采用该器件设计了三级放大电路,在75~110GHz频段内最大小信号增益为21dB。该单片在90GHz处的最大输出功率可达1.117W,PAE为13%,功率增益为11dB,输出功率密度为2.33 W/mm。     

一种E类高效GaN HEMT功率放大器设计

功率附加效率是现代无线通信系统中一个重要的指标,较高的效率会大幅提高无线通信系统的运行时间,增强电池的续航能力,提高能源利用率,对移动通讯设备和移动安防设备而言,这几点尤为重要。文中以一款GaN HEMT功率放大器为基础,设计了一种简洁有效的E类功率放大器,用负载牵引技术和谐振器提高了器件的功率附加效率,在120～200 MHz近一个倍频程的工作频带内,实测功率附加效率均约达到74%,增益和输出功率分别约为13 dB和40 dBm。     

基于GaN HEMT的0.8～4 GHz宽带平衡功率放大器

基于GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)技术,研制了在0.8 ～4 GHz频率下,输出功率大于50 W的宽带平衡式功率放大器.采用3 dB耦合器电桥构建平衡式功率放大器结构;采用多节阻抗匹配技术设计了输入/输出匹配网络,实现了功率放大器的宽带特性;采用高介电常数Al2O3基材实现了小型化功率放大器单元;采用热膨胀系数与SiC接近的铜-钼-铜载板作为GaN HEMT管芯共晶载体,防止功率管芯高温工作过程中因为热膨胀而烧毁.测试结果表明,在0.8～4 GHz频带内,功率放大器功率增益大于6.4 dB,增益平坦度为±1.5 dB,饱和输出功率值大于58.2W,漏极效率为41％ ～62％.     

S波段150W GaN内匹配功率放大器

介绍了一种S波段150W GaN内匹配功率放大器。器件采用0.25μm工艺GaN HEMT管芯,内匹配技术对单胞放大器进行输入输出匹配,然后用Wilkinson功率分配器对四路单胞功率放大器进行功率合成。放大器频带范围2.7~3.5GHz。工作电压28V,占空比10%,脉宽0.1ms。单胞放大器输入功率37dBm,输出功率46.5dBm以上,功率附加效率大于50%;合成放大器输入功率43dBm,输出功率51.8dBm(150 W)以上,功率附加效率超过40%。     

W波段三路合成GaN功率放大器MMIC

基于GaNHEMT工艺,研制了一款W波段功率放大器MMIC.利用Lange耦合器将3个饱和输出功率大于1 W的单元电路进行三路片上功率合成来实现该功率放大器MMIC.该芯片的制作采用了 0.1 μm T型栅GaN HEMT技术,衬底为50 μm厚的SiC.芯片为三级级联拓扑结构,采用高低阻抗传输线、介质电容等进行匹配和偏置电路设计,实现低损耗输出,芯片尺寸为3.37 mm×3.53 mm×0.05 mm.测试结果表明,在漏源工作电压15 V、88～92 GHz频率范围内,该MMIC的线性增益大于15 dB,饱和输出功率大于3W.该MMIC具有功率大、输入输出回波损耗小及应用范围广的优势.     

14W X波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC

报道了研制的SiC衬底AIGaN/GaN HEMT微带结构微波功率MMIC,芯片工艺采用凹槽栅场板结构提高AlGaN/GaNHEMTs的微波功率特性.S参数测试结果表明AlGaN/GaN HEMTs的频率特性随器件的工作电压变化显著.研制的该2级功率MMIC在9～11GHz带内30V工作,输出功率大于10W,功率增益大于12dB,带内峰值输出功率达到14.7W,功率增益为13.7dB,功率附加效率为23%,该芯片尺寸仅为2.0mm×1.1mm.与已发表的X波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC研制结果相比,本项工作在单位毫米栅宽输出功率和芯片单位面积输出功率方面具有优势.     

C波段GaN HEMT内匹配功率放大器

基于通信对功率放大器的宽带和高效率的需求,给出了一款C波段GaN HEMT内匹配功率放大器的设计过程。该器件由2个3 mm栅宽的GaN功率管芯和制作在Al_2O_3陶瓷基片上的输入输出匹配电路组成。通过调节键合丝和电容,实现了功率放大器在4.4~5.0 GHz,5.2~5.9 GHz和6.0~6.6 GHz三个典型工程应用频段的设计,功放在这3个典型工程应用频段内输出功率均大于43 d Bm(20 W),附加效率大于60%,功率增益大于10 d B,充分显示了GaN功率器件宽带、高效率的工作性能。     

2W6～18GHz宽带MMIC功率放大器

运用微波在片测试技术和IC-CAP模型提取软件对总栅宽为850μm PHEMT器件进行了大信号建模,并利用此模型,采用分布式放大器与电抗匹配相结合的方法,制备了一款三级宽带功率放大器。实验测试结果和ADS仿真结果相吻合。其测试结果为:在6～18GHz频段内,平均输出功率Po为33dBm,功率增益Gp在22～24dB之间,功率附加效率PAE在23%～28%之间,输入输出端口电压驻波比VSWR<1.8,稳定性判断因子K>1(在5～19GHz内)。     

C波段GaN高功率放大器设计

采用内匹配和功率合成技术,设计了C波段GaN HEMT高功率放大器。电路采用6胞芯片进行功率合成,在陶瓷(Al2O3)基片上设计制作功分器,使其输入输出阻抗均为50Ω。实际脉冲测试该功放饱和输出功率达到220 W以上,增益大于11 d B,功率附加效率大于48%,功率合成效率比达到90%。     

基于GaN HEMT的0.8～4.2GHz超宽带功率放大器的设计

阐述了基于GaN HEMT的超宽带功率放大器的设计与实现方法。采用低通L-C匹配网络消除虚部阻抗,并利用多节λ/4阻抗变换器实现宽带实阻抗到目标阻抗50Ω的匹配。测试结果表明,功放在32V漏电压、1ms周期、10%占空比及0.8~4.2 GHz频带内输出功率大于47dBm(50.1 W),最高输出功率为48.9dBm(77.6 W),带内饱和功率增益大于9dB,最大漏极效率为64%。实验测试结果与设计仿真结果符合良好,从而验证了设计方法的正确性。     

100 W C-band single-chip GaN FET power amplifier

A single-chip GaN-FET amplifier exhibits record output powers of C-band solid-state amplifiers under continuous-wave (CW) and pulsed operation conditions. At 5.0 GHz, the developed GaN-FET amplifier with 24 mm gate periphery delivered a CW 100 W output power with 12.9 dB linear gain and 31% power-added efficiency and a pulsed 155 W output power with 13.0 dB linear gain.     

基于实频技术的超宽带GaN功率放大器研究

针对Lange耦合器在超宽带功率放大器中的应用,设计了一款基于实频技术的超宽带GaN功率放大器.匹配网络采用微带结构,应用微波CAD软件对所设计的电路进行仿真和优化,工作带宽为2～4 GHz,放大器增益大于26 dB,增益平坦度±0.3 dB,输出功率达到40 dBm,PAE大于25％.使用相对介电常数为3.38、厚度为0.508mm的介质基板实现该放大器,可广泛应用于通信领域.     

具有平坦增益的X波段GaN单片功率放大器

A flat gain two-stage MMIC power amplifier with a 2.8 GHz bandwidth is successfully developed for X band frequency application based on a fully integrated micro-strip Al Ga N/Ga N HEMT technology on a semiinsulating Si C substrate. Designed with a binary-cluster matching structure integrated with RC networks and LRC networks, the developed power MMIC gets a very flat small signal gain of 15 d B with a gain ripple of 0.35 d B over 9.1–11.9 GHz at the drain bias of 20 V. These RC networks are very easy to improve the stability of used Ga N HEMTs with tolerance to the MMIC technology. Inside the frequency range of 9–11.2 GHz where the measurement system calibrated, the amplifier delivers a pulsed output power of 39 d Bm and an associated power added efficiency of about 20% at 28 V without saturation, as the available RF power is limited.     

Ka波段25W固态功率合成放大器

介绍了一种新型的毫米波波导空间固态高功率合成放大器.该放大器中采用的波导-微带空间功率合成网络,在毫米波频段实现了幅度、相位对称的四路功率分配/合成和波导-微带过渡转换,由此研制的毫米波高功率合成放大器,在29 ～31 GHz范围内,合成效率高于80％,输出功率大于43.4 dBm,并在30～30.6 GHz内高于25...     

A 24 W Ku band GaN based power amplifier with 9.1 dB linear gain

A Ku-band power amplifier is successfully developed with a single chip 4.8 mm AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs). The AlGaN/GaN HEMTs device, achieved by E-beam lithography г-gate process, exhibited a gate-drain reverse breakdown voltage of larger than 100 V, a cutoff frequency of f_T=30 GHz and a maximum available gain of 13 dB at 14 GHz. The pulsed condition (100 μs pulse period and 10% duty cycle) was used to test the power characteristic of the power amplifier. At the frequency of 13.9 GHz, the developed GaN HEMTs power amplifier delivers a 43.8 dBm (24 W) saturated output power with 9.1 dB linear gain and 34.6% maximum power-added efficiency (PAE) with a drain voltage of 30 V. To our best knowledge, it is the state-of-the-art result ever reported for internal-matched 4.8 mm single chip GaN HEMTs power amplifier at Ku-band.     

2~6 GHz紧凑型、高效率GaN MMIC功率放大器

基于0.25 μm SiC衬底的GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,根据有源器件的G_max和输出功率密度,选择末级功率器件尺寸并确定其最优阻抗;采用三级放大器,其栅宽比为1:4:16,实现高功率增益和高效率;利用等Q匹配技术,把偏置电路融入匹配电路中,实现简单、低损耗和宽带阻抗变换;借助电磁场寄生参数提取技术实现紧凑型芯片版图,尺寸为2.8 mm×2.0 mm。测试结果表明,偏置条件漏极电压U_D=28 V、U_G=-2.2 V,在2~6 GHz频率范围内,功率放大器增益大于24 dB,饱和输出功率大于43 dBm,功率附加效率大于45%,可广泛应用于电子对抗和电子围栏等领域。     

A Ku band four-stage PHEMT 1W MMIC power amplifier

A successful development of a very high performance and reliable power PHEMT MMIC technology is reported. In this paper, a Ku-Band 1 W AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT MMIC power amplifier for VSAT ODU application is demonstrated. This four-stage amplifier is designed to fully match for a 50 Ω input and output impedance. With 7 V and 700 mA DC bias condition, the amplifier has achieved 30 dB small-signal gain, 30.8 dBm 1-dB gain compression power with 24.5% power-added efficiency (PAE) and 31.3 dBm saturation power with 27.5% PAE from 14 to 17 GHz.     

L波段GaN自偏压功率放大器

介绍了一款L波段自偏压内匹配功率放大器。器件采用0.25 μm工艺GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)管芯,内匹配技术对单胞管芯进行输入输出匹配,放大器的工作频带范围为1.2~1.4 GHz。采用自偏压技术,单电源供电,使电路更为简洁,使用方便。工作电压为28 V,占空比为10%,脉宽为300 μs,在输入功率为26 dBm时,频带内输出功率在40 dBm以上,功率附加效率大于60%,充分显示了GaN功率器件在单电源模块中的性能优势。     

A Ku band internally matched high power GaN HEMT amplifier with over 30%of PAE

正We report a high power Ku band internally matched power amplifier(IMPA) with high power added efficiency(PAE) using 0.3μm AlGaN/GaN high electron mobility transistors(HEMTs) on 6H-SiC substrate.The internal matching circuit is designed to achieve high power output for the developed devices with a gate width of 4 mm.To improve the bandwidth of the amplifier,a T type pre-matching network is used at the input and output circuits,respectively.After optimization by a three-dimensional electromagnetic(3D-EM) simulator,the amplifier demonstrates a maximum output power of 42.5 dBm(17.8 W),PAE of 30%to 36.4%and linear gain of 7 to 9.3 dB over 13.8-14.3 GHz under a 10%duty cycle pulse condition when operated at V_(ds) = 30 V and V_(gs)=—4 V.At such a power level and PAE,the amplifier exhibits a power density of 4.45 W/mm.