2~6 GHz 100 W高效率平衡式功率放大器的研制

为解决传统宽带大功率放大器工作效率低的问题,采用新型电阻电抗连续B/J类功放模式拓展晶体管高效率的输出负载阻抗空间,从而提高宽带功放的漏级输出效率。提出了一款基于0.25μm栅长的氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的平衡式功放。该功放将LC匹配网络和切比雪夫阻抗变换器相结合实现GaN HEMT器件宽带输入输出阻抗匹配,并利用3 dB Lange耦合器实现宽带平衡式功率合成。在连续波测试条件下,该平衡式功放在2~6 GHz频带内输出功率大于100 W,漏极效率大于45%,功率增益大于9.0 dB,抗负载失配比优于5:1。

基于GaN-FET大功率、超低功耗移相器设计

提出了一种基于支节加载GaN-FET的大功率、低插损、超低功耗移相器。该移相器的核心电路由多节高阻抗微带支节线以及支节末端加载的GaN-FET管芯构成。通过对单支节加载GaN-FET移相器电路模型的详细分析,得到了移相器的插损和相移表达式,并将其作为基本单元进行拓展可得到满足所需工作带宽的多支节加载GaN-FET移相器。由于采用了高阻抗微带线支节,该移相器具有大功率处理能力。结合理论分析,对多支节加载GaN-FET移相器进行了设计、加工和测试。测试结果表明,所加工的移相器在9.2~9.8 GHz范围内,通过控制GaN FET的关断实现了30°和60°两种相移状态。同时,移相器功率承受能力大于10 W,插损优于1 dB,控制电流小于6μA。

基于GaN HEMT的0.8～4 GHz宽带平衡功率放大器

基于Ga N高电子迁移率晶体管（HEMT）技术,研制了在0.8-4 GHz频率下,输出功率大于50 W的宽带平衡式功率放大器。采用3 d B耦合器电桥构建平衡式功率放大器结构;采用多节阻抗匹配技术设计了输入/输出匹配网络,实现了功率放大器的宽带特性;采用高介电常数Al2O3基材实现了小型化功率放大器单元;采用热膨胀系数与Si C接近的铜-钼-铜载板作为Ga N HEMT管芯共晶载体,防止功率管芯高温工作过程中因为热膨胀而烧毁。测试结果表明,在0.8-4 GHz频带内,功率放大器功率增益大于6.4 d B,增益平坦度为±1.5 d B,饱和输出功率值大于58.2 W,漏极效率为41%-62%。

2～6 GHz 100 W宽带GaN固态功率放大器设计

研制了一款2~6GHz100W宽带GaN固态功率放大器。设计采用四片GaN功率放大器MMIC芯片进行功率合成。为提高电路的合成效率并降低负载牵引对功率单片的影响,该固态功率放大器采用六个3dB大功率电桥实现平衡式功率合成设计,且3dB电桥利用两级8.34dB电桥级联实现。通过采用金刚石铜载体,研制的2~6GHz固态功率放大器输出功率100W,功率附加效率大于25%,合成效率典型值大于75%,二次谐波抑制度大于10dBc,杂波抑制度大于65dBc。

S波段宽带3dB定向耦合器的设计

设计了一个（2～3）GHz的3dB定向耦合器，进行理论模型计算后，利用全波分析软件进行优化设计，最终得到加工电路，其测试结果和仿真有着非常好的相似性。

超高导热金刚石铜复合材料在GaN器件中的应用

金刚石铜具有高导热率和低膨胀系数,可用于大功率芯片的散热热沉。未做处理的金刚石表面非常光滑,不易附着其他金属,由于金刚石性质非常稳定,不容易被强酸和强碱进行表面处理。采用JG-01金刚石铜粗化处理液对金刚石进行粗化处理,而对铜无损伤,提升了金刚石表面结合力。金刚石铜镀层对金锡(AuSn)和锡铅(PbSn)焊料的润湿性满足GJB548B-2005要求。GaN功率放大器芯片采用金刚石铜热沉比铜钼铜热沉结温可以降低12℃。金刚石铜载板镀层润湿性良好,焊接后芯片底部的空洞率不大于3%,热沉焊接后空洞率不大于5%,满足高功率芯片散热要求。按照产品环境适应要求,对GaN功率放大器做了高低温冲击和机械振动两种环境筛选实验,最终满足可靠性考核要求。

宽带小型化高隔离度SPDT开关的研制

微波开关是微波控制电路中的基本部件，是实现在各种恶劣环境和特定的空间内将微波信号进行切换的特定功能元件，它在雷达、电子对抗、微波通信、卫星通信以及微波测量等方面有着广泛的应用。在此通过合理的电路布局和结构设计，结合微组装工艺，实现了在3～12GHz范围内，插入损耗小于3．2dB，隔离度大于70dB，整体尺寸小于20mm×15mm×10mm的一种宽带小型化SPDT开关。

数字预失真技术对行波管发射机信号质量的影响研究

以数字预失真为代表的线性化技术,是提高大功率发射信号质量的重要手段。该文设计了一种数字预失真方案,研制了样机,并在X波段100 W行波管发射机上进行了实验验证,取得了对发射信号质量改善的效果:矢量误差模(EVM)从8%下降到5%,三阶交调降低约10 dB,变功率输入时通道间相位一致性改善约10°,时域峰值−3 dB宽度改善了1.33μs。在此基础上,该文从时域、频域等角度分析了数字预失真技术对发射信号质量的改善作用。

0.38~1.45 GHz 200W宽带固态功率放大器的设计

研制一种基于90°电桥合成的平衡式功率放大器。该放大器工作于0.38~1.45 GHz频段范围,模块内部采用2个GaN固态功率放大器合成。在工作频带内,功率放大器输出功率大于200 W,链路效率大于40%。针对宽带大功率的应用,着重介绍宽带大功率电桥设计时的热分析。

新型单刀四掷通道功率合成发射机

给出一种新型的通道功率合成式单刀四掷开关型(SP4T)发射机,利用两级通道功率合成技术,通过小功率开关的控制,使得高功率射频信号可以在四个方向中的任意一个方向带载切换。这种新型发射机具备带载热切换能力,使得发射机具备传统发射机所没有的高功率高速切换和高可靠性特点。

一种L波段高效率阵列应用GaN功率放大器

设计了一种L波段高效率阵列应用Ga N功率放大器,该模块包含基于谐波控制方法设计的高效率末级功率放大器和一个基于小信号S参数方法设计的高增益驱动功率放大器。高效率末级功率放大器最高效率达到82%。整个高效率功率放大器模块幅度一致性小于±0.35d B,相位一致性优于±3.6°,输出功率大于18W,效率大于52.8%。

梳线谱信号的相位噪声分析

在设计梳线谱信号发生器时,通常需要评估梳线谱信号的时域和频域特征。信号在时域上的随机抖动在频域上表现为相位噪声。分析它们之间的内在联系是了解梳线谱信号特征的重要内容。通过采用梳线谱信号在时域上的均匀分布抖动和正态分布抖动两种模型,分别计算对应的频域相位噪声。

GaN固态功放关键技术及应用

传统功放体积重量大、响应速度慢或输出功率密度低,无法满足无人机、卫星等航空航天对小型化轻量化和大功率的迫切需求,严重制约了我国电子装备的发展。GaN固态功放体积小、重量轻、功率大、可靠性高、可阵列化集成等优势。

高温超导微波器件在UHF数字通讯系统中的应用

依靠高温超导微波器件对UHF波段数字集群通讯基站进行了替换,现场实验表明:高温超导微波器件在该基站的一个带外强干扰的复杂电磁环境中应用改善数字灵敏度6dB以上,相当于将基站覆盖半径提高到原来的2倍,覆盖面积增加到原来的4倍.可见高温超导微波器件在数字通讯系统中使用将有效提升系统性能,保障复杂电磁环境中数字集群系统的正常通讯,这在未来通信系统的发展有着非常重要的意义.