C波段GaN高效率MMIC功率放大器研究.pdf

1、雷達系統(tǒng)中，功率放大器作為發(fā)射機前端必不可少的器件，其功耗指標直接影響電源的復(fù)雜性和整機的可靠性，因此高效率功率放大器研究是目前微波固態(tài)電路領(lǐng)域研究的熱點。高效率的實現(xiàn)方法中E類、F類功放發(fā)展較為成熟，但由于微波頻段開關(guān)類功放受充放電時間的限制，且在高功率微波單片集成電路(MMIC)中難以實現(xiàn)高次諧波控制，因此本文重點研究了基于諧波控制技術(shù)的高效率MMIC功率放大器方法。近年來，以氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導(dǎo)體材料以其寬禁帶、高擊

2、穿電場等特性在微波固態(tài)功率器件中脫穎而出。氮化鎵高電子遷移率晶體管（HEMT）的高擊穿電壓特性可以承受諧波控制電路中較高的電壓波動，因此研究基于GaN HEMT的諧波控制高效率功放設(shè)計方法具有較高的理論意義和應(yīng)用工程價值。
　　本文基于國產(chǎn)GaN HEMT工藝，圍繞諧波控制理論，開展了以下兩個方面的工作：
　　1、二次諧波控制高效率功放研究。針對高功率MMIC放大器中電路復(fù)雜、面積小，難以實現(xiàn)諧波控制電路設(shè)計等問題，在設(shè)計基

3、波匹配功放的基礎(chǔ)上，研究了基于末級輸出端增加二次諧波控制方法，實現(xiàn)了60W輸出功率的C波段氮化鎵MMIC功放，功率附加效率大于42.5％。實測結(jié)果與仿真結(jié)果相吻合。與未使用諧波控制的功放結(jié)果進行對比，該放大器在輸出功率、增益都不低于基波匹配功放的條件下，使帶內(nèi)直流功耗降低了8W以上，有效提升了功放的效率。
　　2、基于巴倫結(jié)構(gòu)的諧波控制研究。為了進一步提升器件的效率，在不增加電路復(fù)雜性的前提下，探索了利用平面耦合巴倫結(jié)構(gòu)抑制偶次諧