X波段四路合成氮化镓功率放大器

本文利用自主研制的SiC 衬底的,栅宽为2.5mm的AlGaN/GaN HEMT器件,设计完成了X波段氮化镓合成固态放大器模块。模块由AlGaN/GaN HEMT器件,Wilkinson功率合成/分配器,偏置电路和微带匹配电路构成。为了使放大器稳定,在每一路放大器的输入端和输出端加入了RC 稳定网络,在栅极和直流输入之间加上稳定电阻,并且利用3/4 λ 枝接的威尔金森功率合成/分配器,从而有效消除其自激和低频串扰问题。在连续波条件下(直流偏置电压为Vds=27V,Vgs=-4.0V),放大器在8GHz频率下线性增益为5dB,最大效率为17.9%,输出功率最大可为42.93dBm,此时放大器增益压缩为3dB。四路合成放大器的合成效率是67.5%。通过分析,发现了放大器合成效率的下降是由每路放大器特性的不一致、功率合成网络的损耗以及电路制造误差所造成。     

一种新型毫米波8路功分器/合成器的设计

设计了一种Q波段8路功分器/合成器。利用波导功分器及微带功分器混合设计,提出了波导-微带4路功分器与3 dB Wilkinson电桥一体化设计思想,设计出一种较高隔离度,结构紧凑的新型8路功率分配器/合成器。通过高频电磁仿真软件(HFSS)仿真设计,在42 GHz~47 GHz频带范围内,8路分配器输出端口反射损耗优于-19 dB;8路输出端口的幅度不平衡度小于0.25 dB,相位不平衡度小于0.5o,插损小于0.25 dB;4个输出口之间的隔离度大于9 dB,是一种较为理想的8路功率分配器/合成器,在实际小体积高合成效率要求的固态功率合成领域,以及具有小体积的多路信道实现中,具有较高的应用价值。     

基于新型可调谐有源电感的微型宽带功分器

采用0.18 μm RF CMOS工艺,设计了一种基于可调谐有源电感的微型宽带Wilkinson功分器,由正跨导放大器、负跨导放大器、构成反馈回路的Cascode电流镜结构与双重外部电压偏置电路构成,新型有源电感基于回转器原理实现。仿真结果表明,中心工作频率为2 GHz时,功分器的插入损耗小于0.15 dB,输入端口与输出端口的回波损耗均大于36 dB,两输出端口间的隔离度大于39 dB。改变外部偏置电压时,中心工作频率可在1.3~3.0 GHz频率范围内调谐。在1.8 V电源电压下,功耗为4.8 mW,版图尺寸为0.3 mm×0.4 mm。     

5W ISM波段InGaP/GaAs HBT功率放大器MMIC

通过分析InGaP/GsAsHBT器件的热学和电学特点,结合HBT大功率放大器芯片在技术性能、稳定性、可靠性及尺寸等方面的要求,通过优化设计HBT功率器件单元和匹配电路,开发了一个大功率、高效率、小尺寸的ISM波段功率放大器单片集成电路。该三级放大器的各级器件单元的发射极面积分别为320μm2,1280μm2,5760μm2,芯片内部包括了输入、输出50Ω匹配电路,面积仅为1.9mm×2.1mm。放大器采用5V单电源供电,在2.4～2.5GHz频率范围内线性增益为27dB,2dB增益压缩点输出饱和功率达到37dBm,功率附加效率为46%。     

一种Ku波段低噪声放大器的设计

基于ADS和HFSS电磁仿真软件,设计了一种Ku波段低噪声放大器。放大器包含波导-微带转换单元和低噪声放大器两部分。波导-微带转换单元采用体积小,性能优良的微带探针型过渡,为提高转换性能和带宽,采用二阶λ/4阻抗变换结构来实现50Ω微带线与微带探针之间的阻抗匹配。低噪声放大器选用CDK公司生产的具有超低噪声和高增益的FET器件CKRF7512CK24晶体管,采用偏置电路、最小噪声匹配及最大输出增益匹配相结合的方案,实现了低噪声和高增益。实测结果表明,在11.5GHz～13.5GHz的频率范围内,该低噪声放大器的输入输出回波损耗均小于-10dB,噪声系数小于0.8dB。     

加窗短槽定向耦合器

在Riblet短槽定向耦合器中的耦合区加入金属谐振窗构成加窗短槽定向耦合器.通过优化谐振窗尺寸,可以有效降低回波损耗,为组建高性能功率合成网络提供便利.本文设计了工作波段为35±1GHz的3dB加窗短槽定向耦合器,回波损耗和隔离度小于-30dB,两个输出端口输出为-3±0.1dB;进一步设计了工作波段为35±1GHz 1:8加窗短槽定向耦合器网络,各端口回波损耗小于～20dB,8个输出端口输出为-9.15±O.15dB.     

Q 波段波导环形电桥的设计与实现

本文介绍了一种采用波导来实现的环形电桥的设计与实现方法。它是在基于微带环形电桥的奇偶模分析的基 础上,用矩形波导代替微带线,实现了Q 波段的环形电桥,环路电桥的输入输出端口均为BJ400 波导。其中为了改 善输入端口的反射,在输入端口的不连续性处加入了一个销钉,销钉的尺寸由HFSS 优化仿真确定。实测结果得到, 在43-46GHz 范围内,环形电桥的反射小于-20dB,输出端口的传输系数均大于-3.4dB,隔离度大于20dB。从测量结 果可以看出,与微带线的实现方式相比,波导环形电桥具有更小的传输损耗。     

一种基于内匹配器件的功率分配器设计

介绍了一种基于内匹配功率管的Wilkinson微带功率分配器设计新思路。传统Wilkinson微带功率分配器在低频段体积大,用于内匹配功率管时很难在规定的尺寸范围内使用,采用高介电常数陶瓷基片辐射损耗大,直流转换效率低。适当引入不连续性,提高端口阻抗值,端口阻抗引入的虚部参与后续匹配网络的新型Wilkinson微带功率分配器,与传统Wilkinson功率分配器相比,体积更小,效率更高,有很好的实用价值。设计的工作频段在5.2～5.8 GHz的Wilkinson微带功率分配器,在整个频带内输出功率大于50 dBm,饱和功率增益高于7 dB,功率附加效率大于30%。     

一款基于GaAs工艺的改进型Wilkinson功率分配器芯片

对传统Wilkinson功率分配器的设计方式进行改进,使用蛇形环绕式结构取代传统的微带线结构,并在功分器隔离电阻处引入了频率补偿电容,基于砷化镓（GaAs）工艺,借助ADS软件设计并制作了一款新型结构的小型化超宽带一分二Wilkinson功率分配器芯片。芯片实物测试结果表明,在通带4～20 GHz内,插入损耗典型值为0.65 dB,端口回波损耗典型值为20 dB,端口隔离度典型值达到25 dB,芯片尺寸仅为1.0 mm×0.9 mm×0.1 mm。该功率分配器的实测结果与仿真结果相吻合,电特性优良,具有较高的实用价值。     

X波段GaN MMIC低噪声放大器设计

采用SiC衬底0.25 μm AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款X波段GaN单片微波集成电路(MMIC)低噪声放大器(LNA).放大器采用三级级联拓扑,第一级采用源极电感匹配,在确保良好的输入回波损耗的同时优化放大器噪声系数;第三级采用电阻电容串联负反馈匹配,在尽量降低噪声系数的前提下,保证良好的增益平坦度、输出端口回波损耗以及输出功率.在片测试表明,在10 V漏级电压、-2 V栅极电压偏置下,放大器静态电流为60 mA,8～12 GHz内增益为22.5 dB,增益平坦度为±1.2 dB,输入输出回波损耗均优于-11 dB,噪声系数小于1.55 dB,1 dB增益压缩点输出功率大于11.9 dBm,其芯片尺寸为2.2 mm×1.1 mm.装配测试表明,噪声系数典型值小于1.6 dB,可承受33 dBm连续波输入功率.该X波段GaN低噪声放大器与高功率放大器工艺兼容,可以实现多功能集成,具有广阔的工程应用前景.     

An X-band four-way combined GaN solid-state power amplifier

An X-band four-way combined GaN solid-state power amplifier module is fabricated based on a self-developed AlGaN/GaN HEMT with 2.5-mm gate width technology on SiC substrate. The module consists of an Al-GaN/GaN HEMT, Wilkinson power hybrids, a DC-bias circuit and microstrip matching circuits. For the stability of the amplifier module, special RC networks at the input and output, a resistor between the DC power supply and a transistor gate at the input and 3λ/4 Wilkinson power hybrids are used for the cancellation of low frequency self-oscillation and crosstalk of each amplifier. Under V_(ds)= 27 V, V_(gs) = -4.0 V, CW operating conditions at 8 GHz, the amplifier module exhibits a line gain of 5 dB with a power added efficiency of 17.9%, and an output power of 42.93 dBm; the power gain compression is 2 dB. For a four-way combined solid-state amplifier, the power combining efficiency is 67.5%. It is concluded that the reduction in combining efficiency results from the non-identical GaN HMET, the loss of the hybrid coupler and the circuit fabricating errors of each one-way amplifier.     

7.5～9.5 GHz AlGaN/GaN HEMT内匹配微波功率管

报道了研制的1mm栅宽的AlGaN/GaN HEMT内匹配微波功率管,在32V漏偏压下在7.5～9.5GHz频率范围内输出功率大于5W,功率附加效率典型值为30%,功率增益大于6dB,带内增益平坦度为±0.4dB,带内最大输出功率为6W。     

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.     

8GHz带有RC稳定网络的AlGaN/GaN HEMTs内匹配功率合成放大器的设计

设计了工作在8GHz的基于AIGaN/GaN HEMTs的内匹配功率合成放大器.输入和输出匹配电路制作在0.381mm厚的氧化铝陶瓷基片上,为了提高整个电路的稳定因子K,在电路输入端增加了片上RC有损网络.在8GHz测出连续波ldB压缩点时的输出功率为PldB=43dBm(20W),线性增益7.3dB,最大PAE为38.1%,合成效率达到70.6%.     

A coplanar X-band AlGaN/GaN power amplifier MMIC on s.i. SiC substrate

This work presents a two-stage high-power amplifier monolithic microwave integrated circuit (MMIC) operating between 9 GHz and 11 GHz based on a fully integrated AlGaN/GaN high electron mobility transistor (HEMT) technology on s.i. SiC substrate and is suitable for radar applications. The MMIC device with a chip size of 4.5/spl times/3 mm/sup 2/ yields a linear gain of 20 dB and a maximum pulsed saturated output power of 13.4 W at 10 GHz equivalent to 3.3 W/mm at V/sub DS/=35V, 10% duty cycle, and a gain compression level of 5 dB. Further, dc reliability data are given for the MMIC HEMT technology.     

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.     

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.     

A Compact C‐Band 50 W AlGaN/GaN High‐Power MMIC Amplifier for Radar Applications

A C‐band 50 W high‐power microwave monolithic integrated circuit amplifier for use in a phased‐array radar system was designed and fabricated using commercial 0.25 μm AlGaN/GaN technology. This two‐stage amplifier can achieve a saturated output power of 50 W with higher than 35% power‐added efficiency and 22 dB small‐signal gain over a frequency range of 5.5 GHz to 6.2 GHz. With a compact 14.82 mm² chip area, an output power density of 3.2 W/mm² is demonstrated.     

6～18 GHz宽带GaN功率放大器MMIC

报道了一款采用三级拓扑结构的6～18 GHz宽带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,减小输出匹配电路的损耗和提高效率.经匹配优化后放大器在6～18 GHz整个频带内脉冲输出功率大于6 W,小信号增益达到25 dB,在14 GHz频点处峰值输出功率达到10 w,对应的功率附加效率为21%...     

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...