6~18 GHz平衡式固态功率放大器的设计

分析了平衡式放大器的基本原理,并设计了一种平衡式固态功率放大器,工作频率为6~18 GHz,典型输出功率为45 dBm(30 W)。该器件已完成鉴定,批量交付于用户。

基于GaN芯片的宽带固态功率放大器设计

介绍了一种基于GaN功率放大芯片的Ku波段宽带固态功率放大器的设计与实现。通过采用目前已经成熟的合成技术,进行了128路的功率合成,获得了大于1 000W的宽带输出功率和20%的功率附加效率,并分析了基于GaN芯片的固态功放的优势。

星载固态功率放大器:迈向极高频

聚焦于星载固态功率放大器的高频化,设计并实现了Q频段20W、V频段10W以及W频段2W的固态功率放大器。基于氮化镓功率单片技术,提升了单元的功率和效率;基于魔T和径向线的高效率、低插损多路功率合成技术,实现了整机高功率输出;铜金刚石和热管的应用和工艺攻关,克服了多热源、高热流的工程瓶颈。Q频段和W频段固放首次在轨应用,以及V频段固放在地面发射机中的应用。考虑到严苛的空间考核条件以及器件为满足在轨长寿命的降额要求,产品均性能优良稳定。文中的Q频段和W频段固放是我国首次开发并在轨搭载验证的星载连续波固态功率放大器,为我国后续极高频段高通量卫星的载荷实现提供了有力技术支撑。

W波段100W GaN固态功率放大器

南京电子器件研究所研制出了W波段100 W固态功率放大器(SSPA)。该固态功率放大器以自主研制的W波段2W GaN功率MMIC为基础,结合低损耗W波段芯片封装技术和高效合成技术,实现了64路高效功率合成,总合成效率达到75%以上。

S波段大功率固态功率放大器的分析与设计

基于LDMOS FET的高增益、高输出功率、低功耗和良好的散热特性,分别设计了S波段45W和180W固态功率放大器。其中45W功率放大器作为驱动放大器,由前级输出功率2W的放大器驱动,输出经3个3dB电桥分成4个等幅同相的支路,每个支路分别驱动1个180W功率放大器,最后由4路平面径向波导功率合成器直接进行4路合成获得500W输出功率。

一种基于双级支线功分/功合网络的毫米波固态功率放大器

本文综合考虑影响合成效率的因素以及毫米波段的工艺精度，设计了一种改进型的双级支线功分／功合网络，改善了驻波比和幅相特性，保证了良好的合成效率．并在此基础上，研制了一种高性能的毫米波固态功率放大器，在38～40GH：的通带内，实现34．8dBm输出功率，55dB增益的良好电性能，具有结构简单、加工简易等特点.

S波段超宽带固态功率放大器的研制

本文结合一款新研制的S波段超宽带固态功率放大器,介绍了超宽带固态功率放大器的设计理论和方法,根据砷化镓场效应晶体管的小信号S参数和I V曲线,用微波仿真软件对功率管的输入、输出阻抗匹配电路及其偏置电路进行优化仿真设计。通过制作并测试此放大器,验证了该设计方法的可行性。最后,给出了测试数据,它在2GHz^4GHz的频带范围内,输入功率为40mW时,输出功率大于20W,带内功率起伏小于1. 5dB。

C波段GaN空间合成固态功率放大器

GaN功率器件具有高功率密度和高效率的优点,配合高合成密度和高合成效率的功率合成器,可以有效地提高功放的效率和减小功放的体积。开发了一种高密度、高效率的C波段空间功率合成技术,并且基于南京电子器件研究所自主研制的GaN功率器件进行了16路的功率合成,获得了800 W的输出功率和28%的功率附加效率,合成效率达到88%以上。

航天器用固态功率放大器加速寿命试验方法研究

针对航天器电子产品的寿命预示问题,文章指出对航天器电子产品开展加速寿命试验(ALT)研究,首先要利用故障模式、机理及影响分析(FMMEA),确定产品的主要失效机理和敏感应力;然后利用理论分析或可靠性强化试验确定产品的工作极限;最后设计出完整的试验方案。针对航天器固态功率放大器进行试验,验证了加速寿命试验在航天器电子产品中的适用性。

G波段1W GaN固态功率放大器

南京电子器件研究所首次成功研制了G波段瓦级固态功率放大器。该固态放大器以南京电子器件研究所自主研制的G波段GaN功率MMIC为基础,结合太赫兹低损耗传输技术和高效合成技术,实现了16路高效功率合成,典型输出功率达到1W。G波段固态功率放大器的实物照片如图1所示,该固态功率放大器外形尺寸为:280 mm ×204 mm ×48 mm。

X波段固态功率放大器稳定性分析设计

X波段固态功率放大器相对于较低频段的固态功率放大器,其稳定性问题更加突出。腔体效应是导致稳定性问题的重要因素,通过对腔体效应的理论分析,文中提出了工程应用中解决因腔体效应导致的稳定性问题的可行方法,成功地解决了X波段固态功率放大器设计过程中遇到的腔体效应问题。

基于CPLD的固态功率放大器的保护电路设计

介绍了一种基于CPLD的固态功率放大器的保护电路设计。该电路设计方案具有开发快、抗干扰能力强、响应速度快和可靠性高等优点。仿真和实验结果验证了此设计的合理性。

用线性曲线拟合判断固态功率放大器饱和点

在自动化测量系统中,软件需要根据测量数据自动寻找并判断功率放大器的饱和点。在受噪声影响较大的在轨测试中,这是个难点。本文根据固态功率放大器AM/AM特性曲线的特点,提出一种使用多项式线性曲线拟合测量数据建立增益曲线预测关系式,并通过增益趋势线准确判断饱和点的方法。经过真星在轨测试验证,该方法与实际特性吻合很好。

Ku波段宽带固态功率放大器

近年来,随着科学技术的发展,功率合成技术发展迅猛,多种合成方案被提出来,有微带线合成、波导腔合成、辐射线合成等等,但都有各自的优势和不足。文章介绍了一种Ku波段宽带固态功率合成放大器的工程实现。固放采用多芯片多级合成,根据工程应用的实际要求,每级合成采用了不同的合成方式。文章所研究合成功率放大器的基本单元模块由两个功率芯片通过Lange桥合成,在装入壳体合成之前单独调试,确保功率和相位基本一致后再用波导合成器进行功率合成。最后通过8路E面波导功分器将9W模块的功率合成在Ku波段宽带范围内大于60W的功率输出,测试数据和模拟数据基本吻合。

L频段20W固态功率放大器研制

文章着重介绍了一种L频段20W固态功率放大器。它的前级采用ALC电路,后级在饱和状态下工作,这样既保证了输出功率的恒定,又提供了过激励输入保护能力。另外,在后级场效应管的散热方面,采用载体焊的方式,有效降低了管壳的温升。最后的测试结果表明:整机能够提供57dB的增益,20W的输出功率,效率达到36%。

星载C频段100W脉冲固态功率放大器设计

为了满足卫星系统对星载固放产品的小型化、高集成的要求,文章应用国产氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN high-electron mobility transistors, GaN HEMT),设计实现了一款星载C频段100W脉冲固态功率放大器(Solid state power amplifier, SSPA)。针对系统对固放性能的要求,采用阶梯阻抗变换匹配的方法,应用ADS电路设计软件,对功率放大模块中输入/输出匹配电路进行了精确仿真及性能验证,以保证功率放大电路在稳定工作的前提下,其输出功率和效率均能满足指标要求,最后给出了固放整机的实际测试数据。该固放在40MHz工作频带、脉宽1.8ms、占空比18.7%的条件下,输出功率大于108W,发射链路增益大于57dB,整机直流功耗小于60W,实现了C频段星载大功率脉冲发射机的固态化。经环境试验考核和系统联试验证,在工作温度范围内,固放的输出功率大于100W,变化小于0.3dB,表明该固放可完全满足卫星雷达系统的使用要求和可靠性要求。

大功率高效率星载固态功率放大器研究

针对卫星系统对于微波大功率放大器的需求,研制了L频段200 W高效率固态功率放大器,对其设计方法和关键技术进行了详细论述。应用低温共烧多层陶瓷技术,实现了射频电路的高集成和小型化;基于第三代半导体器件,应用波形赋形及线性补偿技术,提升了射频电路的功率和效率;采用移相全桥拓扑,研制了高效率、大功率二次电源。在1.45~1.55 GHz的频带范围内,固放整机输出功率大于200 W,效率高于60%,3阶交调优于18 dBc,同时具备30 dB增益可调,360°内步进5.6°的相位可调能力。试验结果表明,该固放为目前国内星载领域连续波功率和效率最高的单机。

固态功率放大器的线性化技术

讨论固态功率放大器的典型线性化技术，通过比较这些线性化技术，得到 一些有益的结论，对固态功率放大器的线性化工程设计有实用意义。

基于四路对脊鳍线的毫米波固态功率放大器设计

介绍了一款Q波段采用对脊鳍线微带过渡结构的5 W固态集成功率放大模块。利用HFSS软件对四路波导T型节以及对脊鳍线微带过渡结构分别进行模拟仿真,仿真结果表明,四路波导T型节插入损耗可以控制在0.1 dB以内,对脊鳍线微带过渡结构插入损耗可以控制在0.1 dB以内。对四路合成/分配器进行背对背安装,并进行直通测试,测试结果表明,在43.5 GHz^45.5 GHz频段内插入损耗在2 dB以内,可以推算合成效率大于80%。选用2 W的功放MMIC作为实验样片进行装配,采用金丝键的方式进行射频连接。对整个功率放大模块进行测试,测试结果表明,在频率43.5 GHz^45.5 GHz频段内,饱和功率输出大于5.7 W,增益大于10.5 dB,效率大于9.5%。该结构在微波毫米波功放领域具有广阔的应用前景。

星载固态功率放大器低气压放电和微放电研究

论述了低气压放电与微放电的产生机理。以要求在低气压和真空环境下能正常工作的某星载微波固态功率放大器为例,详细介绍了在设计和生产中对低气压放电和微放电所采取的预防措施,重点从放气孔设计、多余物和污染物的控制、结构件设计和表面处理等方面进行了详细论述。对C波段20 W固态功率放大器进行了低气压实验和真空实验,并进行了性能测试。结果表明,产品在实验过程中其幅频特性、频谱和电流与常压状态相同,无异常情况。该产品在卫星实际环境中工作正常,也证实了星载微波固态功率放大器在设计和生产中采取措施的有效性和必要性。