X波段高输出功率凹栅AlGaN/GaN HEMT

使用自主研制的SiC衬底GaN HEMT外延材料,研制出高输出功率AlGaN/GaN HEMT,优化了器件研制工艺,比接触电阻率小于1.0×10-6Ω·cm2,电流崩塌参量小于10%,击穿电压大于80V.小栅宽器件工作电压达到40V,频率为8GHz时输出功率密度大于10W/mm.栅宽为2mm单胞器件,工作电压为28V,频率为8GHz时,输出功率为12.3W,功率增益为4.9dB,功率附加效率为35%.四胞内匹配总栅宽为8mm器件,工作电压为27V时,频率为8GHz时,输出功率为33.8W,功率增益为6.3dB,功率附加效率为41.77%,单胞器件和内匹配器件输出功率为目前国内该器件输出功率的最高结果.     

X波段高输出功率凹栅AlGaN/GaN HEMT

使用自主研制的SiC衬底GaN HEMT外延材料,研制出高输出功率AlGaN/GaN HEMT,优化了器件研制工艺,比接触电阻率小于1.0×10-6Ω·cm2,电流崩塌参量小于10%,击穿电压大于80V.小栅宽器件工作电压达到40V,频率为8GHz时输出功率密度大于10W/mm.栅宽为2mm单胞器件,工作电压为28V,频率为8GHz时,输出功率为12.3W,功率增益为4.9dB,功率附加效率为35%.四胞内匹配总栅宽为8mm器件,工作电压为27V时,频率为8GHz时,输出功率为33.8W,功率增益为6.3dB,功率附加效率为41.77%,单胞器件和内匹配器件输出功率为目前国内该器件输出功率的最高结果.     

X波段GaN HEMT内匹配器件

自主研制的GaN HEMT,栅源泄漏电流从10-4 A量级减小到了10 -6 A量级,有效提高了栅漏击穿电压,改善了器件工作特性.采用MIS结构制作了2.5mm栅宽GaN HEMT,测试频率为8GHz,漏源电压为33V时,器件连续波输出功率为18.2W,功率增益为7.6dB,峰值功率附加效率为43.0%.2.5mm×4 GaN HEMT内配配器件,测试频率8GHz,连续波输出功率64.5W,功率增益7.2dB,功率附加效率39%.     

毫米波6W固态集成功率合成放大器研究

提出一种采用双对极鳍线—微带过渡的Ka频段2×2波导基功率合成结构.这种两路过渡结构在31.0-40.0GHz范围内实测背对背插损小于0.9dB,回波损耗优于12.0dB.组合四块GaAs MMIC功率单片制作的这种新型功率合成器,在32.0-36.0GHz频带、±1.21dB增益波动下获得6W的最大饱和输出功率,带内平均合成效率为82%,且在25W的直流功耗下也保持了极佳的散热性能.这些测试结果验证了本方案的可行性.     

GaN宽带大功率MMIC开关

<正>GaN HEMT作为第三代宽禁带化合物半导体器件,其高的击穿电压、大的电流密度等特点,使其非常适合于微波大功率开关的研制。南京电子器件研究所利用76.2 mm(3英寸)SiC衬底GaNHEMT材料实现了DC～6 GHz 20 W、DC～12 GHz 15 w和DC～20 GHz 8 W宽带大功率系列开关的研制。其中DC～6 GHz 20 W GaN功率开关带内插入损耗<0.8 dD、隔离度>35 dB、P-1dB>20 W,DC～12 GHz15 W GaN功率开关带内插入损耗<1.4 dB、隔离度>30 dB、P-1dB>15 W,DC-20 GHz 8 W GaN功率开关带内插入损耗<1.5 dB、隔离度>30 dB、P-1dB>8 W,三款功率开关的性能指标均为室温连续波下的测试结果,图1所示为它们在带内的插损和隔离度测试结果。该系列GaN宽带大功率开关的研制成功,充分展示了GaN HEMT在宽带微波大功率开关应用方面的潜力。     

X波段高输出功率凹栅AIGaN／GaN HEMT

使用自主研制的SiC衬底GaNHEMT外延材料，研制出高输出功率A1GaN／GaNHEMT，优化了器件研制工艺，比接触电阻率小于1．0×10^-6Ω·cm^2，电流崩塌参量小于10％，击穿电压大于80V．小栅宽器件工作电压达到40V，频率为8GHz时输出功率密度大于10W／mm．栅宽为2mm单胞器件，工作电压为28V，频率为8GHz时，输出功率为12．3W，功率增益为4．9dB，功率附加效率为35％．四胞内匹配总栅宽为8mm器件，工作电压为27V时，频率为8GHz时，输出功率为33．8W，功率增益为6．3dB，功率附加效率为41．77％，单胞器件和内匹配器件输出功率为目前国内该器件输出功率的最高结果．     

应用于C-X-Ku波段的宽带功率放大器

采用0.25μm AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT工艺技术,研制出了6～18GHz三级MMIC全匹配宽带功率放大器单片.在6～18GHz的工作频率下,放大器的平均功率增益为19dB,输出功率大于33.3dBm,在10GHz处有最大输出功率34.7dBm,输入回波损耗S11低于-10dB,输出回波损耗S22低于-6dB.与报道的C-X-Ku频段宽带功率放大器相比,有较好的功率平坦度.     

应用于C-X-Ku波段的宽带功率放大器

采用0.25μm AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT工艺技术,研制出了6～18GHz三级MMIC全匹配宽带功率放大器单片.在6～18GHz的工作频率下,放大器的平均功率增益为19dB,输出功率大于33.3dBm,在10GHz处有最大输出功率34.7dBm,输入回波损耗S11低于-10dB,输出回波损耗S22低于-6dB.与报道的C-X-Ku频段宽带功率放大器相比,有较好的功率平坦度.     

13.7～14.5GHz内匹配型GaAs大功率器件

经过对器件结构、钝化等工艺的改进,成功研制出总栅宽为19.2mm的GaAs功率HFET.两管芯合成的内匹配器件,当Vds=9V,输入功率Pin=35dBm时,在f=13.7～14.5 GHz频段内,输出功率Po＞42dBm(15.8W),功率增益Gp＞7dB,功率附加效率PAE＞35%,两管芯合成效率大于90%,其中在14.3GHz频率点,输出功率达到42.54dBm(17.9W),增益7.54dB.     

Ka频段6W固态集成功率合成放大器的设计

提出一种采用双对极鳍线.微带过渡的Ka频段2×2波导基功率合成结构,借助谱域法分析了其电磁特性.在整个Ka频段内实测背对背插损小于0.9dB,回波损耗优于12.0dB.组合四块功率单片制作的功率合成器在32～36GHz频率范围内实测指标为:最大饱和输出功率为6W;增益波动±1.21dB:平均合成效率估计为82%.     

13.7～14.5GHz内匹配型GaAs大功率器件

经过对器件结构、钝化等工艺的改进,成功研制出总栅宽为19.2mm的GaAs功率HFET.两管芯合成的内匹配器件,当Vds=9V,输入功率Pin=35dBm时,在f=13.7～14.5 GHz频段内,输出功率Po＞42dBm(15.8W),功率增益Gp＞7dB,功率附加效率PAE＞35%,两管芯合成效率大于90%,其中在14.3GHz频率点,输出功率达到42.54dBm(17.9W),增益7.54dB.     

108 GHz 功率放大器模块研制

介绍了105～108 GHz 频段功率放大器模块的设计和制作。模块由波导微带转换、功率芯片及芯片偏置电路组成。讨论了放大模块的设计及加工测试过程,并对模块中的关键技术波导-微带转换进行详细阐述。波导-微带转换采用E面微带探针激励完成。通过理论分析及仿真优化后设计出转换模型并制作出实物进行测试。单个转换在100～110GHz 频段内插入损耗小于0.6 dB,回波小于-10 dB。测试结果表明设计的波导-微带转换具有插入损耗小,工作频段宽的优点。采用此转换制作的功率放大模块在105～108GHz频段上增益大于13dB,输出功率大于200mW,达到预期设计指标。     

EHF频段10 W连续波空间功率合成放大器

针对EHF频段卫星通信对固态高功率需求问题,提出一种空间功率合成放大器的设计方案,基于BJ400标准波导的波导T型结功率分配/合成器、H面波导3 dB分支线电桥和波导-微带探针变换相结合的合成高效、结构紧密的空间功率合成。借助三维电磁仿真软件HFSS对无源网络进行仿真优化,依托精密的机械加工技术,进而实现了8路功率合成。驱动功放和末级功放均采用GaAs MMIC功放芯片,实现最小10 W的连续波功率输出。测试结果表明,在EHF频段43~45GHz范围内,1 dB压缩点输出功率最小达到10 W,合成效率高于80%,在该频段上实现了高效率合成和大功率输出。此方案的结构具有尺寸容差大、易于制造和方便散热的特点,在工程应用中有很大的前景。     

应用于Ka波段无线通信的发射前端模块设计与制造

介绍一种应用于Ka波段无线通信的发射前端模块,该模块由混频器、微带滤波器、压控振荡器、倍频器、功率放大器构成。射频(RF)信号工作在27.4~28 GHz频段内,中频信号固定在1 GHz。仿真结果显示,在工作频段内发射前端增益超过10 dB,发射功率为11.823 dBm,并且交调信号被抑制在63 dBc以下。在全部芯片工作的条件下,温度仿真结果显示芯片的结温低于64℃。测试结果显示,在工作频段内输出端信号线插入损耗低于0.34 dB,回波损耗小于-20 dB,VCO的8分频输出功率是-10.66 dBm。     

X波段宽带单片低噪声放大器

从获取放大器的等噪声系数圆最大半径的角度来进行电路设计,设计了工作于X波段9～14GHz的宽带低噪声单片放大器,采用法国OMMIC公司的0.2μmGaAsPHEMT工艺(fT=60GHz)研制了芯片。在片测试结果为在9～14GHz,噪声系数<2.5dB,最小噪声系数在10.4GHz为2.0dB,功率增益在所需频段9～14GHz大于21dB,输入回波损耗<-10dB,输出回波损耗<-6dB。在11.5GHz,输出1dB压缩点功率为19dBm。     

一个8 GHz基于AlGaN/GaN HEMT的内匹配电路

论述了一个在8 GHz下基于AlGaN/GaN HEMT功率放大器HMIC的设计、制备与测试.该电路包含了1个10×100 μm的AlGaN/GaN HEMT和输入输出匹配电路.在偏置条件为VDS=40 V、IDS=0.16 A时输出连续波饱和功率在8 GHz达到36.5 dBm(4.5 W),PAE为60%,线性增益10 dB;在偏置条件为VDS=30 V、IDS=0.19 A时输出连续波饱和功率在8 GHz达到35.6 dBm(3.6 W),PAE为47%,线性增益9 dB.     

氮化物晶体管在亚毫米频段实现了前所未有的输出功率

位于日本东京的半导体制造商NEC公司开发出了一种基于氮化物的单片功率晶体管样品，这种晶体管创记录地把30GHz信号放大至2.3W的功率水平。而单片氮化物器件以前能够达到的功率水平只有0.72W。亚毫米频段——微波与毫米波长之间频率的通称——被狭义定义为25GHz以上至30GHz，但也被广义定义为20GHz 至40GHz。无线设备和网络对更高的容量及速度的需求——诸如多电平调制等推进技术——使得人们希望采用20～40GHz的频段。目前市售的工作偏压在5～8V之间的GaAs晶体管无法提供所需的较大输出功率余量——10～15dB——以改善发送器的功…     

一种宽带宽波束圆极化微带天线的设计

文设计了一款宽带宽波束圆极化微带天线。 天线采用堆叠的双层圆贴片结构,结合四点顺序旋转馈电方式,实现了宽带圆极化辐射性能;在叠层圆贴片周边加载垂直接地金属柱环形阵,利用波束引向作用和等效零模谐振特性,在大带宽范围内实现了半功率波束宽度(HPBW)的有效展宽,并保证宽带宽波束内的圆极化辐射性能。 对天线进行了加工、测试。 实测结果表明,S11 小于-10 dB 的阻抗带宽( 4. 54 GHz ~ 11. 50 GHz)为 87%,覆盖了期望的应用工作频带6 GHz ~ 10 GHz;轴比小于3 dB 的带宽达到了33. 1%(6. 71 GHz~ 9. 36 GHz);HPBW 在6 GHz~ 8 GHz 范围内接近100°,在整个带宽内均超过 75°;除了 9. 5 GHz 以上频段,工作频带内的 6 dB 轴比波束宽度覆盖范围都接近 200°,表明天线在宽带和宽波束内具有良好的圆极化性能。     

V频段宽带高效率功率合成放大器设计

介绍了一种基于混合波导魔T的V频段宽带高效率功率合成放大器。采用混合波导魔T结构和超宽带扇形开路薄膜电阻,设计了一款覆盖整个V频段的新型小型化高隔离二路功分器,实测在50~75 GHz频率范围内,平均电路损耗0.2 dB,输入回波小于-20 dB,隔离和输出回波小于-14 dB。基于该电路结构,采用V频段宽带GaN功放芯片,研制了一种3.5 W功率模块,以该功率模块为基本单元,并采用16路高效率功率分配/合成网络,研制出一款V频段宽带高效率功率合成放大器。实测在50～75 GHz的V频段全频段范围内,连续波饱和输出功率大于47 dBm,小信号增益大于46 dB,合成效率全频带内大于82%,在全频段实现了高效率合成和大功率输出。该电路结构紧凑,工作频带宽,合成效率高且便于散热,具有很好的工程应用价值。     

基于裂缝电桥Ka波段功率分配/合成网络

介绍了一种Ka波段的四路功率分配/合成网络。该网络采用H面波导裂缝电桥结构,只需要一个耦合单元,结构简单、易于加工。这种合成网络将使用在基于MMIC单片TGA1141的四路功率合成器中,预计在2 GHz带宽内合成输出功率可以达到连续波5 W以上。通过三维电磁仿真软件Ansoft Hfss对该网络进行了设计和优化。仿真结果表明,该网络在33-37 GHz的频段内,插入损耗小于0.3 dB,回波损耗大于20 dB。