S波段GaN微波高功率放大器的設計與實現(xiàn).pdf

1、本文的主要工作是為S波段(3.1GHz-3.5 GHz)國產(chǎn)雷達的發(fā)射機部分設計合適的固態(tài)電路功率放大器。要求典型工作電壓為32V，在共源級AB類狀態(tài)下實現(xiàn)功率放大。固態(tài)器件采用了GaN HEMT高電子遷移率芯片，該器件具有高工作電壓、高輸出功率、頻帶寬、損耗小、效率高、體積小等特點。芯片封裝采用了金屬-陶瓷非密封管殼，具有優(yōu)異的熱傳導性能與熱穩(wěn)定性能。通過內(nèi)匹配與外匹配網(wǎng)絡的設計等將輸入輸出阻抗匹配到50歐姆，在寬頻帶范圍內(nèi)實現(xiàn)了良好

2、的輸出功率和增益特性。
　　本研究首先設計了從芯片到封裝的內(nèi)匹配電路。由于所選擇的GaN HEMT器件的輸入阻抗和輸出阻抗都比較小，需要在封裝管殼內(nèi)對輸入、輸出端引入內(nèi)匹配網(wǎng)絡，從而把器件阻抗提高到5到10歐姆，以利于外匹配電路的設計。在ADS軟件中對芯片進行了直流仿真和負載牽引仿真，在HFSS軟件中對鍵合線等進行了高頻性能仿真，然后完成了內(nèi)匹配電路的設計。對設計并封裝好的實驗器件進行了負載牽引測試，測試結果和實驗仿真吻合。其次，

3、根據(jù)對封裝好的晶體管進行負載牽引測試的結果，設計了放大器外匹配電路。利用分布式參數(shù)元件和共軛匹配，將放大器輸入阻抗和輸出阻抗匹配到50歐姆。最后，為改善小信號S參數(shù)測量和大信號負載牽引測量精度，設計了一套能滿足TRL標準的測試夾具，并對加工完成的實驗演示板進行了小信號和大信號調(diào)試。最終測試結果表明，在整個S波段頻帶范圍內(nèi)，本文設計的功率放大器，小信號增益超過10.5dB，輸入回波損耗和輸出回波損耗都在-10dB以下，飽和輸出功率超過88