Ku波段宽带氮化镓功率放大器MMIC

基于0.25μm栅长GaN HEMT工艺,采用三级放大拓扑结构设计了一款Ku波段GaN功率放大器.放大器设计从建立大信号模型出发,输出匹配网络和级间匹配网络均采用电抗匹配减小电路的损耗,从而提高整体放大器的功率效率.测试结果表明,该放大器在14.6~18GHz频带内,小信号增益30dB,脉冲饱和输出功率达15W,功率附加效率(PAE)大于32%;在14.8GHz频点处,放大器的峰值功率达19.5W,PAE达39%.该结果表明GaN MMIC具有高频高功率高效率的优势,具有广阔的应用前景.     

星载氮化镓功率放大器设计

介绍了星载L波段高效固态功率放大器设计。放大器由EPC电源和射频链系统组成。电源主要提供射频电路和低频控制电路所需工作电压,同时接受母线控制指令以及遥测数据。射频链由驱动级、中功率放大器和高功率电路组成,同时还包括控制电路、检波电路、隔离器等。为了获得大功率和高效率,整机中高功率模块采用CREE公司的CGH40045氮化镓器件为放大单元,利用其大信号模型和ADS电路设计软件,采用L型阻抗变换网络,把输出阻抗的虚部电抗结合到输出匹配电路中,完成基波匹配和二次谐波的调谐。设计中还包括消除低频和射频振荡的电路。在连续波测试中,末级放大器模块在Vds为28V、Vgs为-2.8V、工作频率1.2GHz条件下,模块输出功率58W,效率68%,增益为19dB。在100MHz带宽内,增益平坦度小于0.8dB。放大器整机在1.15~1.25GHz范围内输出功率大于50W,效率大于50%,整机增益大于47dB。在从-20~60°C全温范围内,放大器整机功率最大变化小于0.6dB。     

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。     

K波段2.5 W GaN功率MMIC设计

报道了一款采用0.15μm GaN功率MMIC工艺研制的功率放大器芯片。芯片工作在5G毫米波候选频段24.75~27.50GHz,采用三级放大结构。结合小信号参数和带有预匹配的Load-pull进行设计,末级匹配电路使用宽带匹配拓扑,在满足输出功率的条件下,尽可能降低损耗并兼顾效率匹配,以提升芯片附加效率;使用RCL稳定网络提高电路的稳定性,优化级间网络的版图布局提高功率分配网络和合成网络的幅相一致性;在输入级使用有耗匹配以降低芯片输入驻波。芯片在漏级电压24V连续波工作条件下,在24.5~27.5GHz范围内饱和输出功率大于34dBm(2.5 W),附加效率25%~30%。     

L波段和S波段脉冲雷达的功率模块新产品

Microsemi公司PPG集团针对脉冲雷达应用推出了系列化的L波段和S波段功率模块（PSM）。这些功率模块可输出2～3倍于当今市场上单个晶体功率管所能输出的功率，其设计采用了易于使用的即插即用概念，用户能够直接将其植入系统而不需进行更多的阻抗匹配设计。更高的输出功率和更高的效率，加上即插即用的特点能够极大地简化用户系统设计的复杂性，缩短设计周期，功放部分的尺寸可缩小50％以上，并且极大地提高用户产品的开机合格率。     

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 波段氮化镓合成固态放大器

Based on a self-developed A1GaN/GaN HEMT with 2.5 mm gate width technology on a SiC substrate, an X-band GaN combined solid-state power amplifier module is fabricated. The module consists of an AIGaN/GaN HEMT, Wilkinson power couplers, DC-bias circuit and microstrip line. For each amplifier, we use a bipolar DC power source. Special RC networks at the input and output and a resistor between the DC power source and the gate of the transistor at the input are used for cancellation of self-oscillation and crosstalk of low-frequency of each amplifier. At the same time, branches of length 3λ/4 for Wilkinson power couplers are designed for the elimination of self-oscillation of the two amplifiers. Microstrip stub lines are used for input matching and output matching. Under Vds = 27 V, Vgs = -4.0 V, CW operating conditions at 8 GHz, the amplifier module exhibits a line gain of 5.6 dB with power added efficiency of 23.4%, and output power of 41.46 dBm （14 W）, and the power gain compression is 3 dB. Between 8 and 8.5 GHz, the variation of output power is less than 1.5 dB.     

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...     

Ku波段30W脉冲微波功率放大器模块

报道了Ku波段30W脉冲微波功率放大器模块的研制. 模块的微波放大链路由5级固态功率器件级联构成,采用新颖的双层腔体结构,消除了低频电路与高频电路的互扰.针对Ku波段内匹配MESFET设计了双段式偏置电路,有效抑制了低频振荡. 在脉冲重复频率3kHz,占空比10%下,模块在13.5~14.0GHz工作频段内的功率增益GP≥44dB,输出脉冲峰值功率Ppk≥30W,总效率η≥13% (A类放大状态）.     

Ku波段30W脉冲微波功率放大器模块

报道了Ku波段30W脉冲微波功率放大器模块的研制.模块的微波放大链路由5级固态功率器件级联构成,采用新颖的双层腔体结构,消除了低频电路与高频电路的互扰.针对Ku波段内匹配MESFET设计了双段式偏置电路,有效抑制了低频振荡.在脉冲重复频率3kHz,占空比10%下,模块在13.5～14.0GHz工作频段内的功率增益Gp≥44dB,输出脉冲峰值功率Ppk≥30W,总效率η≥13%(A类放大状态).     

Ku波段GaN T/R一体多功能MMIC的研制

<正>首次研制了国内第一块Ku波段GaN T/R一体多功能全单片芯片,该芯片集成了T/R的接收通道和发射通道。接收通道含功率输出开关、前级低噪声放大器、5位数字衰减器、后级低噪声放大器、小信号开关和5位数字移相器;发射通道含5位数字移相器、小信号开关、驱动放大器、功率放大器和功率开关,如图1所示。在16~17 GHz工作频率内测得接收通道增益≥20±0.5 dB,噪声系数≤3.5 dB;发射通道增益约44 dB,饱和功率41 dBm(脉冲宽度100μs,10%占空比),功率附加效率约30%。在芯     

KU波段GaN MMIC功率放大器的研究

测试验证了谐波的源端阻抗对于器件的性能以及输出特性有很大的影响,所以基波匹配中不能忽视谐波的影响。基于此研制了一款采用0.25μm工艺GaN 功率MMIC 12-17GHz放大器芯片,源端加入了谐波控制的部分。后期通过管壳测试以及后仿真分析功放的性能,提出一些改进芯片的方法。芯片采用二级放大的结构。末级匹配电路采用功率匹配,兼顾功率和效率;级间考虑二次谐波的匹配,进一步提高效率。输入和级间均采用有耗匹配,提高稳定性。芯片在12-17 GHz范围内漏压28V,输出功率35dBm,功率增益14-15dB,最大功率附加效率大于40%。     

Ku波段GaN一片式收发组件芯片

报道了一款应用于Ku波段的GaN T/R MMIC。该芯片采用0.15μm GaN HEMT器件工艺制造,集成了T/R组件的接收通道和发射通道,芯片面积7.00mm×3.32mm。研制的MMIC集成了5位数字衰减器、5位数字移相器、前级低噪声放大器、后级低噪声放大器、驱动放大器、功率放大器、公用支路的小信号开关和收发切换的功率开关。在16~17GHz工作频带内测得该芯片接收通道增益大于21dB,噪声系数小于3.5dB;发射通道增益大于20.8dB,饱和功率大于40.8dBm,功率附加效率典型值30%。该芯片上集成的5位数字移相器、5位数字衰减器功能正常,达到设计要求。     

一种新型Ku频段硅基氮化镓多通道功率MMIC

基于降低成本和提高集成度的目的,研制了一款采用0.1μm硅基氮化镓(GaN)工艺的Ku频段多通道功率放大芯片。芯片集成了两路相同设计的功率放大通道和两路无源射频直通通道。功率放大通道采用三级放大的拓扑结构。增加了奇偶模振荡消除电路以提高功放稳定性;针对Si基GaN工艺的特点,在功放通道末级输出匹配网络提出了一种新型设计方案以提高网络的耐压能力。各射频通道之间采用接地线隔离技术以提高通道间的隔离度。芯片的功放单通道在14～17 GHz范围内,在漏压为14 V、脉冲占空比10%的工作条件下,饱和输出功率大于40 dBm,功率附加效率大于35%。双功放通道幅度一致性小于±0.15 dB,相位一致性小于3°。芯片尺寸为3.5 mm×2.85 mm。     

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。     

4 W GaAs X/Ku波段单片功率放大器

采用GaAs离子注入工艺，研制了GaAsX／Ku波段单片功率放大器。放大器末级栅宽76mm，频率9—13GHz，增益大于9．5dB，输出功率3W（f＝11GHz时达4W），效率≥22％（11GHz时达30％）。