Ku波段GaNE類功率放大器設(shè)計技術(shù)研究.pdf

1、信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對功率放大器的尺寸頻率帶寬都提出了更高的要求，GaN材料具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、臨界擊穿電場高和飽和電子速度高等優(yōu)勢，使得GaN HEMT具有輸出功率密度大、擊穿電壓高、輸入/輸出阻抗高等特點，在高頻、高溫、高效率、寬帶大功率器件應(yīng)用方面具有廣闊的前景。E類功率放大器是開關(guān)類放大器的一種，理想效率可達100％。在射頻頻率低端，E類功放有著比其他類型功放更高的效率和更好的線性度。但是，由于 E類功放對晶體管本身的寄生參

2、數(shù)的特殊要求，通常情況下，E類功放都無法在較高頻率下工作。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，E類功率放大器在越來越高的頻率得到了實現(xiàn)。由于通信、航空航天等方面對功耗的要求越來越高，E類功率放大器在更高頻率下的實現(xiàn)成為了研究的熱點。
　　本文對GaN E類功率放大器的高效率寬頻帶特性以及內(nèi)匹配的實現(xiàn)方法進行了研究。前期工作中針對GaN HEMT器件寄生電容較大的特點，采用饋電網(wǎng)絡(luò)的補償微帶線減小寄生參數(shù)的影響，實現(xiàn)了400μm柵寬GaN E類功

3、率放大器設(shè)計，實測結(jié)果在13.7~14.2 GHz輸出功率大于30dBm，小信號增益大于7dB，漏極效率大于40%。在此基礎(chǔ)上，為實現(xiàn)大功率輸出及器件的小型化，采用2.4mm柵寬GaN HEMT設(shè)計了4路功率合成的內(nèi)匹配功率放大器。仿真結(jié)果表明，該功率放大器在輸入功率39dBm的情況下，在13.7~14.2 GHz頻率范圍內(nèi)功率附加效率大于43%，輸出功率大于45dBm。峰值PAE達44%，最大輸出功率大于40W，功率密度大于4W/mm