X波段60W高效率GaN HEMT功率MMIC

研制了一款采用0.25μm GaN功率MMIC工艺研制的X波段高效率功率放大器芯片。芯片采用三级放大拓扑结构设计。末级匹配电路采用电抗匹配方式兼顾输出功率和效率,同时优化驱动级和末级管芯栅宽比以及级间匹配电路,降低驱动级管芯电流。通过这两种技术途径有效提高芯片的功率附加效率。输入级和级间匹配电路采用有耗匹配方式,扩展工作带宽以及提高稳定性。芯片在8~12GHz频带范围内漏压28V,脉宽100μS,占空比10%工作条件下输出功率达到47.5~48.7dBm,功率增益大于20dB,功率附加效率40%~45%。芯片面积3.5mm×3.8mm,单位面积功率密度为5.57 W/mm2,连续波条件下热阻为1.7K/W。     

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.     

Ku波段20W GaN功率MMIC

报道了一款采用三级放大结构的Ku波段高效率GaN功率放大器芯片。放大器设计中通过电路布局优化改善功放芯片内部相位一致性,提高末级晶胞的合成效率,最终实现整个放大器功率及效率的提升。经匹配优化后放大器在14.6~17.0GHz频带内脉冲输出功率大于20 W,功率附加效率大于36%,最高39%。功率放大器芯片采用0.25μm GaN HEMT 101.6mm(4英寸)圆片工艺制造,芯片尺寸为2.3mm×1.9mm。     

X波段固态功放设计

本文主要结合一种新研制的固态功率放大器,介绍了X波段中固态功率放大器的设计理论和方法。     

Ku波段200 W GaN功率放大器的设计与实现

研制了一款工作在Ku波段的大功率GaN功率放大器,功率放大器采用4个栅宽为9.6 mm的GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）进行功率合成,总栅宽为38.4 mm。以提取的小信号S参数和大信号负载牵引结果为依据,采用ADS仿真软件进行匹配电路仿真设计。该GaN功率放大器在14.5～15.0 GHz频率范围内的输出功率（Pout）大于200 W,功率增益（Gp）大于7 d B,最高功率附加效率（ηPAE）达到43%。     

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。     

X波段小型封装GaN功率放大器设计

基于GaN功率放大器模块化、小型化的发展需求,设计了一款X波段小型管壳封装的功率放大器。通过合理排布电路结构,实现了封装尺寸的小型化。由于器件功率密度不断提升,散热问题不容忽视,通过对不同材料的管壳底座进行热仿真分析,模拟芯片的温度分布,根据仿真结果选定底座材料为钼铜Mo70Cu30,利用红外热成像仪测试芯片结温为107.83℃,满足I级降额要求。最终设计的功率放大器尺寸为18.03 mm×8.70 mm×3.03 mm,在28 V工作电压脉冲测试条件下,9.3～9.5 GHz频带内饱和输出功率大于46 d Bm,功率附加效率大于36%,功率增益大于24.5 d B,电性能测试结果全部满足技术指标要求。     

S波段GaN内匹配功放管

实现了一款应用于S波段雷达系统的GaN HEMT内匹配功放。以小信号S参数和Load-pull结果为基础进行内匹配电路设计和仿真,采用单个24 mm GaN HEMT管芯实现大功率输出。使用微波仿真软件ADS进行输出匹配和小信号仿真和优化,得到良好的仿真结果并给出最终的测试数据。在34 V漏电压、1 ms周期、10%占空比的测试条件下,40 d Bm输入功率时,2.7~3.1 GHz频率范围内,输出功率超过170 W,功率附加效率超过55%。     

C波段紧凑型25 W GaN宽带功率放大器

基于0.25 μm GaN工艺和以SiC为衬底的高电子迁移率晶体管(HEMT)技术,采用电抗匹配、优化电路的静态直流工作点、三级放大结构栅宽比1:3.6:16等措施,保证电路的增益和功率指标,实现了C波段高功率、高增益和高效率的宽带单片微波集成电路(MMIC)放大器。芯片测试结果表明,在4~8 GHz频率范围内,漏极电压28 V,连续波条件下,放大器的小信号增益大于30 dB,大信号增益大于23 dB,饱和输出功率大于44 dBm,功率附加效率为38%~45%。该单片放大器芯片尺寸为3.6 mm×4.0 mm。     

C波段75W GaN HEMT高效率功率放大器MMIC

报道了一款基于0.25μm GaN HEMT工艺的C波段75 W高效率功率放大器MMIC。为提高功率增益,芯片的整体拓扑结构设计为三级。在末级输出匹配电路上设计了一个高效电抗式匹配拓扑,在末级管芯输入匹配电路上运用了谐波控制技术,同时利用GaN HEMT器件大信号模型来优化驱动比,通过这三种技术途径有效提高了芯片的附加效率。为扩展工作带宽及提高稳定性,其他匹配电路采用有耗匹配方式。在漏压28 V、脉宽100μs、占空比10%的工作条件下,芯片在4.8～6.0 GHz频带范围内,典型输出功率达到75 W(最高81 W),增益大于25.5dB,附加效率大于51%(最高55%),芯片面积为3.8 mm×5.5 mm。     

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.     

14.2 W/mm internally-matched AlGaN/GaN HEMT for X-band applications

High-performance X-band AlGaN/GaN high electron mobility transistor (HEMT) has been achieved by Γ-gate process in combination with source-connected field plate. Both its Schottky breakdown voltage and pinch-off breakdown voltage are higher than 100 V. Beside, excellent superimposition of direct current (DC) I-V characteristics in different V_ds sweep range indicates that our GaN HEMT device is almost current collapse free. As a result, both outstanding breakdown characteristics and reduction of current collapse effect guarantee high microwave power performances. Based upon it, we have developed an internally-matched GaN HEMT amplifier with single chip of 2.5 mm gate periphery, which exhibits power density of 14.2 W/mm with 45.5 dBm (35.5 W) output power and a power added efficiency (PAE) of 48% under V_ds = 48 V pulse operating condition at 8 GHz. To the best of our knowledge, it is the highest power density at this power level.     

X波段GaN单片电路低噪声放大器

采用0.25μm GaN HEMT制备工艺在AlGaN/GaN异质结材料上研制了高性能X波段GaN单片电路低噪声放大器.GaN低噪声单片电路采取两级微带线结构,10V偏压下芯片在X波段范围内获得了低于2.2 dB的噪声系数,增益达到18 dB以上,耐受功率达到了27 dBm.在耐受功率测试中发现GaN低噪声HEMT器件...     

S波段35W GaN功率MMIC

报道了一款采用两级拓扑结构的2～4 GHz宽带高功率单片微波功率放大器芯片.放大器采用了微带结构,并使用电抗匹配进行设计,重点在于宽带功率效率平坦化设计.经匹配优化后放大器在2～4 GHz整个频带内脉冲输出功率大于35 W,小信号增益达到22 dB,在2.4 GHz频点处峰值输出功率达到40 W,对应的功率附加效率为3...     

高效率X波段GaN MMIC功率放大器的研制

突破了GaN MMIC功率放大器的设计、制造、测试等关键技术,研制成功X波段GaN MMIC功率放大器。设计及优化了电路拓扑结构及电路参数,放大器芯片采用了国产外延材料及标准芯片制作工艺。单片功率放大器包含两级放大电路,采用了功率分配及合成匹配电路,输入输出阻抗均为50Ω。制作了微波测试载体及夹具,最终实现了X波段GaN MMIC功率放大器微波参数测试。在8.7～10.9 GHz频率范围内,该功率放大器输出功率大于16 W,功率增益大于14 dB,增益波动小于0.4 dB,输入驻波比小于2∶1,功率附加效率大于40%,带内效率最高达52%。     

X频段1000W连续波固态高功放研制

X频段1 000 W连续波高功放采用了全固态方案。但受到单个固态器件输出功率量级的限制,必须采用功率合成的技术途径实现。方案采用模块化设计技术、独立散热技术、分散滤波技术、灵活的调幅调相技术和模块化合成技术等多种先进措施,使设备各项技术指标都达到了设计指标,满足了实验要求,合成效率达到80%以上。由于采用模块化方案,因此较易实现设备的维护和维修。其稳定性和可靠性也已历经了2年多的实验验证,未出现问题。     

八胞合成X波段140W AlGaN/GaNHEMT的研究与应用

主要研究第三代半导体AlGaN/GaN功率管内匹配问题.采用8个2.5 mm GaN功率芯片设计、合成以及内匹配电路的测试,在漏极电压40 V,脉冲占空比10％,脉宽100μs的条件下进行功率匹配,实现了GaN功率HEMT在X波段8 GHz 140 W功率输出的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50 Ω...     

X波段30W内匹配GaN HEMT功率器件

采用自主研发的SiC衬底GaN HEMT外延材料,研制了总栅宽为2mmGaN HEMT,利用负载牵引系统测试器件的阻抗特性,得出该器件源漏阻抗实部分别为6Ω和22Ω;设计并制作了四管芯合成器件的阻抗匹配网络,在频率为8GHz下测试,饱和输出功率为30W,功率增益在6dB以上,功率附加效率为38%,该结果目前在国内为首次报道。