Ku波段单片功率放大器设计与制作

介绍了一种Ku波段GaAs功率放大器芯片的研制过程。芯片采用电抗匹配电路结构,三级级联放大,末级采用多胞器件进行功率合成,实现了电路的高增益和所要求的功率输出;另外,还对元器件模型技术、GaAsMM IC测试技术等进行了相应描述。在芯片的研制过程中,利用ADS软件进行仿真及优化,利用电磁场仿真进行版图设计。在4英寸(100 mm)0.25μmGaAs PHEMT工艺线上完成芯片制作,在12.5～15.0 GHz的频率范围内,脉冲饱和输出功率Po大于34.7 dBm(脉宽100μs,占空比10%),功率增益Gp大于19.7 dB,功率附加效率PAE大于30%,功率增益平坦度小于±0.4 dB。该芯片可以应用到许多微波系统中。     

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%。     

0.1～2.0 GHz 10W GaN单片行波放大器

报道了一款采用0.25μm GaN功率MMIC工艺研制的0.1~2.0 GHz超宽带功率放大器芯片。芯片采用非均匀分布式拓扑结构进行设计。在管芯栅极端设计稳定结构来提高电路的整体稳定性,在漏极端采用阻抗渐变的方式进行电路匹配,从而提高电路的效率。芯片漏压30 V、连续波条件下,在0.1~2.0 GHz频率范围内,线性增益大于18 d B,功率增益大于13 d B;在0.1~1.5 GHz频率范围内饱和输出功率大于10 W,功率附加效率大于55%,最高效率达到78%。芯片面积2.4 mm×1.9 mm。     

S波段1OWLDMOS功率管匹配电路设计

RFLDMOSs}／率管具有高输出功率、高增益、高线性、良好的热稳定性等优点,广泛应用于移动通信基站、数字广播电视发射以及射频通信领域、微波雷达系统。阻抗匹配是LDMOS~率管应用电路设计的关键任务,LDMOS功率管匹配电路的主要任务是实现功率管的最大功率传输。文中选择中国电子科技集团公司第58研究所研制的S波段10wLDMOS功率管,利用微波仿真工具ADS设计外匹配电路。经过精心调试后,s波段LDMOSs}／率管输入回波损耗、增益、输出功率、效率、谐波等技术指标达到设计要求。完成匹配电路设计的S波段LDMOS功率管在3．1～3．4GHz频率范围内,输出功率大于13．8W,功率增益大于12．4dB,效率大于37．9％。     

Ku波段12 W GaAs pHMET功率MMIC

报道了一款采用0.25μm GaAs功率MMIC工艺研制的Ku波段功率放大器芯片。芯片采用三级放大拓扑结构,末级输出匹配电路按照高效率设计,同时优化前后级推动比控制前级电流。级间采用有耗匹配电路设计,提高大信号状态下的稳定性。在16~18GHz频带范围内漏压8.5V、脉宽1μs、占空比40%的工作条件下线性增益大于25dB;饱和输出功率大于12 W,饱和效率大于32%,功率增益大于21dB,功率增益平坦度小于±0.5dB。芯片尺寸为3.5mm×4.6mm。     

星载高可靠性Ku波段GaN功率放大器芯片

基于星载高可靠性的应用背景，采用0.20μm GaN HEMT工艺研制了一款12 V工作电压的Ku频段功率放大器芯片。利用电热结合的分析方法，确定了管芯结构及工作电压。基于Load-pull测试获得GaN HEMT管芯的最佳输出功率和最佳效率阻抗，设计了一种带谐波匹配的高效率输出匹配电路，并通过引入有耗匹配，研制出了低压稳定的级间匹配电路。芯片面积为2.8 mm×2.6 mm，管芯漏极动态电压仿真峰值低于30 V，实测结温小于80℃，满足宇航Ⅰ级降额要求。功率放大器在17.5～18.0 GHz、漏压12 V（连续波）条件下，典型饱和输出功率2.5 W，附加效率38%，功率增益大于20 dB，线性增益大于27 dB，满足星载高效率要求。     

Ku波段20W AlGaN/GaN功率管内匹配技术研究

文章的主要目的是研究第三代半导体AlGaN/GaN功率管内匹配问题。以设计Ku波段20WGaN器件为例,研究了内匹配电路的设计、合成以及内匹配电路的测试,实现了GaN功率HEMT在Ku波段20W连续波输出功率的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50Ω。最终所研制的AlGaN/GaNKu波段内匹配功率管在11.8GHz～12.2GHz频带内,输出功率大于20W。在12GHz功率增益大于5dB,功率附加效率29.07%,是目前国内关于GaN功率器件在Ku波段连续波输出的最高报道。     

VHF宽带功率放大器设计

仿真并设计了一款VHF波段宽带大功率放大器.匹配网络采用传输线变压器宽带匹配技术以及微带混合电路,使功率极好地传输.末级采用多个放大器功率合成来满足大功率的要求.采用了负反馈网络改善电路性能,通过预失真网络的调整得到较好的功率平坦度,采用输出耦合反馈控制电路保证功放正常工作.该功放在20 MHz-90 MHz频段内输出功率大于50 dBm,且具有较好的增益平坦度和较高的效率.给出了测试结果,满足设计要求.     

2.14GHz GaN-HEMT脉冲功率放大器设计(英文)

设计了一款用于无线通信W-CDMA,工作在2.04~2.24GHz的脉冲功率放大器。采用微波仿真软件ADS对放大器的输入/输出阻抗匹配电路、偏置电路及其整体功放电路进行了仿真和优化。测试结果表明,在2.14GHz处的三阶交调值为32.14dBc,小信号增益为18dB,饱和输出功率为44dBm,功率附加效率达到55%。在2.04~2.14GHz频率范围的增益平坦度小于1dB。测试结果和仿真结果相近。     

Ku波段60W AlGaN/GaN功率管

针对Ku波段60W氮化镓内匹配功率管,开展了内匹配电路的设计、合成以及内匹配电路的测试等研究工作,实现了GaN功率HEMT在Ku波段60W输出功率的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50Ω。该功率管采用南京电子器件研究所研制的两个10.8mm栅宽管芯进行合成,最终研制的GaN Ku波段内匹配功率管在28V漏电压、1ms周期、10%占空比及14.0~14.5GHz频带内输出功率大于60W,最高功率输出66W,带内功率增益大于6dB,最大功率附加效率33.1%,充分显示了GaN功率器件在Ku波段应用的性能优势。