基于谐波调谐的F类30W高效率放大器设计

文章基于CREE公司的CGH40025氮化镓HEMT器件，利用谐波调谐的方法，设计了一种L波段F类30W高效率放大器。该放大器由偏置电路、输入匹配电路及输出匹配电路构成。偏置电路由四分之一波长线和射频电容构成，完成电源供电与射频厄流作用。在输入匹配网络中，利用共轭匹配，完成增益最大化设计，同时，利用RC网络构成稳定电路。在输出匹配网络中，利用微带开路和短路阻抗线，完成了基波阻抗匹配、二次谐波阻抗短路和三次谐波阻抗无穷大的设计。在1.5GHz处进行连续波测试，放大器输出功率为45.02dBm（31.7W），增益为15.7dB，功率附加效率（PAE）为71%，漏极效率（DE）为73%。 在频率1.25GHz～1.52GHz的带宽内，功率变化范围为44dBm～45dBm，附加效率变化范围为50%～72%。 测试结果表明，通过谐波阻抗的设计与调整，完成了对放大器输出电压和电流波形的控制，从而达到高效率放大器设计的目的。     

氮化镓毫米波功放技术发展

氮化镓(GaN)毫米波功放器具有工作频率高、输出功率大、功率转换效率高等优势,在新一代移动通信、高分辨毫米波成像雷达等领域具有广阔的应用前景.本文综述了国内外GaN毫米波功率器件发展历史和低损耗栅结构、短沟道抑制技术、寄生电阻抑制技术等关键技术特点,综合分析了适合Ka-W波段GaN单片毫米波集成电路(MMIC)功放的架...     

高功率中距离2.45GHz微波输能系统

微波输能技术是空间太阳能电站、空间飞行器供能和无线传感网络领域的关键技术。本文设计了一套工作于2.45 GHz的高功率中距离微波输能系统,主要包括微波功率发生器、整流天线和收发天线。其中,微波功率发生器最大输出功率为53.272 dBm（212 W）时,末级放大器的漏极效率可达57.612%;当输入功率为30 dBm,负载为260 Ω时,整流电路整流效率达到75%;采用简单的抛物面天线,传输距离为8m的情况下,波束捕获效率能够保持在45%以上。实测200W时微波发生器效率为49.3%,整流电路效率为63%,在波束捕获效率为45%时,理论计算的该系统直流到直流传输效率可以达到14%。     

通讯用K波段20W空间行波管设计

文章介绍了K波段20W空间行波管的设计和测试情况.该行波管整管采用金属陶瓷封接结构、周期永磁聚焦、传导冷却、四级降压收集极、B J220标准波导输入输出,其主要参数为输出功率24W、增益≥45dB、总效率≥53％、相移＜40°.     

6GHz-18GHz大功率高效率功率合成模块设计

超宽带功率合成是实现微波毫米波固态大功率发射机的关键技术。针对传统二进制功率合成方式合成效率低、体积大等缺点,提出一种新型同轴波导空间功率合成电路,采用Hecken形式渐变同轴过渡电路、渐变槽线微带过渡电路实现16路功率合成。实测结果表明,在6-18GHz频带内,功率合成器输出功率典型值为150W,电源效率典型值为20%,具有重要的工程应用价值。     

一种W波段低损耗宽带单平衡混频器设计

针对某型半实物仿真系统大带宽、高动态的技术需求,研制了一种覆盖整个W波段的单平衡混频器。混频器基于波导-石英混合电路以及分立肖特基二极管设计,射频信号经减高波导同相激励两个肖特基结,以减少无源电路的额外损耗。本振信号通过波导E面探针输入,以准TEM模反相激励肖特基结。测试结果表明,所设计混频器在13dBm本振功率激励下,可在75～110GHz范围内实现6～8dB的单边带变频损耗,中频带宽为DC～35GHz。该混频器与国内外同类高性能产品技术性能相当,已成功应用于W波段半实物仿真系统中。     

多功能宽带阵列的设计

采用新设计、研制的宽带辐射元和宽带单片微波集成电路（ＭＭＩＣ）验证了工作在Ｃ、Ｘ和Ｋｕ波段的高性能有源阵列，先进的共用孔径计划（ＡＳＡＰ）探索了能够同时具有或分时交替完成雷达、电子战及通信功能的宽带多功能阵列。在计划执行过程中完成了两个回合的辐射元和发射／接收（Ｔ／Ｒ）模块设计。本文归纳了辐射孔径设计方法、整个阵列的概念和目前的设计技术和性能。     

微波无线能量传输功率放大器效率提升的 设计方法研究

针对用于微波无线能量传输系统中的微波功率放大器高效率需求,文章提出了一种提高功率放大器功率附加效率及输出功率的设计方法。通过功率放大器内部的功率流向统计,分析了反馈电容通道对高频功率放大器效率损失的影响,进而提出在栅极-漏极之间引入反馈谐振网络,提高晶体管内部漏极到栅极反馈支路的阻抗,减少产生的功率流向内部漏极到栅极支路,降低晶体管内部通道的功率损耗,从而保证在产生的总功率保持不变的前提下,增加了流向负载上功率,实现微波功率放大器输出功率的增加和功率附加效率的提高。验证电路仿真结果表明,功率放大器在5.78GHz~5.82GHz频率范围内功率附加效率均高于70%,漏极效率优于80.5%,输出功率高于10.5W。证明了该方法在提升功率放大器效率方面切实可行,研究成果对提高应用于微波能量传输系统的功率放大器效率提供有力支撑。     

基于MOCVD欧姆再生长制备的高性能AlGaN/GaN HEMTs

本文基于MOCVD欧姆再生长技术，制备了高性能的AlGaN/GaN HEMTs。器件具有016Ω·mm的低欧姆接触电阻，并且在100K到425K的温度范围内，欧姆接触电阻表现出良好的热稳定性。由于欧姆接触电阻的改善，源漏间距Lsd为2μm，栅长Lg为100nm的器件的最大饱和电流密度ID,max为1350mA/mm，跨导峰值Gm,max为372mS/mm，导通电阻Ron为1.4Ω·mm，膝点电压Vknee为1.8V。此外，器件也表现出优异的射频特性，电流增益截止频率fT为60GHz，最大振荡频率fmax为109GHz，在3.6GHz下，VDS偏置在15V，器件的功率附加效率PAE为67.1%，最大输出功率密度Pout为3.2W/mm；在30GHz下，VDS偏置在20V，功率附加效率PAE为43.2%，最大输出功率密度Pout为5.6W/mm，这表明了基于MOCVD欧姆再生长技术制备的AlGaN/GaN HEMTs器件在Sub-6G以及毫米波波段的应用中具有巨大潜力。     

机载有源相控阵雷达收／发组件的设计

本文概述了研制机载有源相控阵雷达５瓦／发组件的有关约束条件、设计方案和工艺技术。用实例说明国际研究局在设计和加工原型组件中使用的一些关键技术，着重介绍ＤＲＡ设计的适用于发射级的４瓦单片微波集成电路（ＭＭＩＣ）功率放大器。讨论了随着加工技术的进一步发展，组件所能获得的潜在优点。     

低压低功率SiGe BiCMOS X波段低噪声放大器与IEEE 802．11a LNA的设计比较研究

介绍了一种采用0．25um SiGe BiCMOS工艺集成的低压低功率X波段低噪声放大器（LNA），比较了此种放大器与IEEE 802．11a LNA的设计。X波段LNA和IEEE 802．11a LNA的工作频率分别为10GHz和5．8GHz。所设计的LNA都采用了相同的结构和电压，并耗费同量的电流。两种LNA都只需要1．5V的电压，消耗1．5mW的直流功率。两种电路的差异是它们有不同的输入与输出匹配和负载。本文介绍的LNA在10GHz时的电压增益为11．49dB，噪声系数（NF）为3．84dB，输入反射损失为-15.37dB，输出反射损失为-17dB，P1dB为-3．75dBm。在5．8GHz时的电压增益为16．07dB，噪声系数为3．07dB，输入反射损失为-18．1dB，输出反射损失为-15．23dB，P1dB为-6．54dBm。两电路的关键特征是：低压、低功率和良好的噪声匹配。频率为IOGHz和5．8GHz时，噪声系数与最小噪声系数之差分别只有0．03dB和0．05dB。验证了一种高频（X波段）低成本设计，与其他技术（如GaAs、SiBJT、JFET、PHMET和MESFET等）相比，它是在SiGe BiCMOS中设计的。     

一种小型化的大功率微波整流电路

为了满足微波输能系统的大功率整流要求，本文基于多支路共用匹配阻抗的方法设计了一种微带线结构的大功率微波整流电路。首先采用微带线结构的功分器将输入的大功率微波能量分为较小功率的微波能量，然后在功分器的每一条支路上利用肖特基二极管阵列将微波能量转换为直流能量，且所有的支路共用阻抗匹配电路。最后将所有支路的直流能量合并输出，实现大功率微波整流。实验结果表明，当输入功率大于34 dBm时，实测直流输出功率大于1w；在输入功率为39.28 dBm时，整流电路的最高实测效率为44.27%；在输入功率为41.42 dBm时，整流电路的最高实测直流输出功率达到了5.84w。该微波整流电路工作于2.45GHz，尺寸为40mm×80mm，具有尺寸小、整流后直流输出功率大，易于集成的特点，可为易于集成的大功率微波整流电路提供设计指导。     

澳大利亚两种雷达研发动态

新的军民两用地面测绘雷达 澳大利亚国防科技组织（DSTO）和GecOz公司已于2004年签署了协议备忘录（MoA），在澳大利亚制造一种新型机载地面测绘／成像雷达系统，将目前DSTO的机载X波段合成孔径雷达（SAR）增加高保真L波段地面测绘能力。改进后的系统不仅可以提高它在军事方面的应用性能，而且在民用（如土壤盐度和地形剖面测绘、对丛林大火、洪水以及原油泄漏等）方面可进行昼夜、以及复杂气象条件下的空地监视。     

基于鳍线过渡的W波段低噪声放大器设计

对W波段鳍线过渡进行分析,设计并制作采用Spline曲线形式的鳍线过渡。在整个W波段,单个过渡结构插入损耗小于1.6dB,回波损耗小于-12dB,实现了良好的宽带性能。基于该鳍线过渡,设计一种W波段低噪声放大器,芯片选用MMIC单片CGY2190UH,整机在80GHz~100GHz之间增益大于20dB,平坦度小于3dB。     

用于共形相控阵天线的纵向互连三维模块

已着手为共形相控阵列技术的可行性研究开发一种基本型X波段三维集成电路（3D-IC）/微电机械系统（MEMS）微波传导模块。用微电子和MEMS加工技术的创新结合作为开发3D-IC加工技术的方法。探讨了可分布于各种任意面的最小模块厚度所必须进行的技术改进。研究初期，作为验证工具，设计、加工了一种基本型无源传导模块并对其作了说明。     

Ka波段宽带波导-微带转换结构设计与应用

为探索毫米波功放高功率稳定输出特性，设计研究了一种适用于Ka波段的共面输出新型波导-微带转换结构，采用HFSS仿真软件分析了结构可行性，并在样机上进行组装验证。通过优化转换结构，设计两段式微带的一体化结构矩形波导口作为射频输出，波导口尺寸为2.0mm×711mm，通过在波导微带探针结构中引入共面波导间的宽带互联结构，采用键合金丝串联微带与探针完成阻抗匹配，在确保薄膜探针可靠性组装的同时，可有效确保射频输出指标的一致性。最终产品性能测试覆盖33.5GHz～35.5GHz，实现了毫米波信号的优良传输，输出功率稳定保持40dBm～42dBm。该两段式微带-波导转换方式，具有功率较高、损耗较低的特点，加工一致性好，在微波毫米波领域具有非常广阔的应用前景。     

C波段5瓦GaAs场效应晶体管功率放大器

研制成一种C波段5W GaAs FET(砷化镓场效应晶体管)四级功率放大器。该放大器工作频段为3.7～4.2 GHz,1分贝点带宽约300 MHz;在中心频率处,饱和输出功率为4.67W,增益大于26dB,总效率约14％。本文还介绍了利用浅漏偏置条件下的小信号S参数代替大信号S参数设计匹配电路的情况。     

基于连续模FV类的VHF频段放大器设计

文章利用CREE公司的CGH40006P，完成了VHF频段高效放大器设计，该设计不同于此频段的通常设计方法。设计中，基于连续模放大器FV模式的设计理论，在F类放大器偏置条件和基波阻抗的基础上，通过改变时域电压的波形，得到了连续模FV类模式下的阻抗条件。利用微波波形工程的方法，通过仿真，完成了放大器输出电压电流波形、动态负载线的设计控制以及对应的微波大信号特性。通过空气绕制电感、高Q射频电容及微带线，完成基波、二次谐波和三次谐波的匹配。在165MHz连续波输出情况下，放大器输出功率为39dBm，增益为26dB，功率附加效率为81%。 在150MHz～200MHz、 28%的相对带宽内，最大功率为39.1dBm；在全频带内，功率附加效率大于65%，最大功率附加效率为87.9%。在-40℃～+70℃温度范围内，放大器的输出功率及功率增益差别小于0.15dB。     

2GHz～6GHz功率驱动模块研究

文章研究了工作频率为2GHz～6GHz的微波功率模块（MPM）中的功率驱动模块。分析了功率驱动模块的特性与基本分析方法,重点研究了驱动模块中均衡网络的分析与设计及功率放大器的偏置技术。针对微波功率模块中小型化行波管的离散特性,可以利用仿真软件的优化功能快速地对功率驱动模块进行辅助设计。基于此方法,设计了一个频率为2GHz～6GHz、最大输出功率达32．5dBm的功率驱动模块。     

一种多通道高隔离度毫米波发射组件的设计

随着雷达技术的发展,毫米波单片集成电路技术日趋成熟,小型化、轻量化、多功能的毫米波雷达在国内外得到了深入的研究和应用。为满足毫米波雷达的需求,设计了一种多通道高隔离度毫米波发射组件。采用普通FR4多层板实现电源和控制信号走线,其中功分器芯片、电容、电阻等器件装配在FR4多层板的表层;采用低损耗的Rogers 5880微波板材进行毫米波射频传输。为提高通道间和级联功放间的隔离度,进行金属隔墙处理,以获得更好的物理隔离。通过对腔体进行电磁仿真,使腔体的谐振频率高于工作频带。该组件质量仅为41 g,输出功率不低于35.5 dBm,发射效率大于16%,可应用于毫米波SAR和固态发射机等场景。