一种X波段150W紧凑型功率放大器MMIC

基于0.35μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺平台设计了一款功率放大器单片微波集成电路(MMIC),采用双场板将HEMT的击穿电压提升至200 V;借助热电联合设计,优化HEMT的栅栅间距和末级HEMT布局,器件热阻降至0.55℃/W;输出匹配融合了功率分配/合成、阻抗变换和谐波调谐等功能,并通过多电容串联提高了击穿电压,增强了电路的鲁棒性;优化了版图布局,末级HEMT采用两两共地,并利用片上电感以缩短栅极偏置线,减小了芯片面积。最终,实现了饱和输出功率大于150 W、功率附加效率大于40%、功率增益大于22 dB的X波段功率放大器MMIC,其尺寸为3.8 mm×5.3 mm。该功率放大器MMIC可广泛应用于通信领域。

用于毫米波相控阵的U波段10W GaN功率放大器MMIC

基于0.15μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款U波段10 W功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。该功率放大器MMIC使用的GaN HEMT漏源击穿电压高达90 V,在28 V的漏源电压下,器件功率密度达到5 W/mm。电路级间引入增益补偿网络(GCN),并与偏置网络结合,提高电路稳定性的同时可降低插入损耗;输出级匹配电路使用威尔金森功率合成器及簇丛式结构实现8路功率合成,同时保证阻抗匹配效果及漏极供电能力,提高放大器的输出功率与效率。测试结果表明,在40~50 GHz工作频带内,在栅极工作电压为-1.4 V,漏极工作电压28 V的工作条件下,该功率放大器MMIC饱和输出功率大于40 dBm,功率增益大于15 dB,输入电压驻波比(VSWR)小于2,功率附加效率(PAE)大于20%。

一种带有温度补偿特性的模拟预失真线性化器

本文研制了一款用于毫米波频段,且具有温度补偿功能的模拟预失真器,该预失真器基于3d B电桥、肖特基二极管、微带线和偏置电阻,在外加直流偏置的情况下,产生预失真信号。我们理论分析了线性化器的温度响应并提出一种简单有效的补偿技术。该补偿技术通过调节控制二极管的偏压使其等效电阻不随温度变化,从而实现预失真器的温度补偿。通过ADS软件对该预失真器进行仿真,仿真结果表明,在-20°C到+130°C的变化范围内,该预失真器可提供6.5d B的增益扩张和50°的相位扩张,且随温度变化增益与相位变化小于0.5d B和5°。

W波段5W GaN四路合成功率放大器MMIC

基于4英寸(1英寸=2.54 cm)亚微米T型栅GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,采用AlGaN/GaN异质结构外延衬底,研制了一款W波段功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。该功率放大器MMIC通过威尔金森功分器/合成器实现4个饱和输出功率大于1.5 W的单元子电路片上功率合成,每个单元子电路采用四级级联拓扑结构,利用毫米波高低阻抗线、低寄生介质电容和λ/4传输线等元件实现低损耗拓扑结构。测试结果表明,在91~96 GHz,该功率放大器MMIC线性增益大于17 dB,输入、输出回波损耗均小于-8 dB,饱和输出功率大于5 W,功率附加效率大于15%。

一种基于二极管的ka波段预失真线性化器

本文研制了一款用于毫米波频段,且频率响应十分优良的模拟预失真器,该预失真基于两路式结构,采用四个3d B电桥,两个肖特基二极管和两个变容管构成。通过调节肖特基二极管和变容管的偏置电压、微带线的电长度可以得到不同的增益扩张和相位扩张效应,并使其在不同频率下,增益和相位曲线相近。通过ADS软件对该预失真器进行仿真,仿真结果表明,在29GHz到31GHz的变化范围内,该预失真器可提供6d B的增益扩张和50°的相位扩张,且随频率变化增益与相位变化小于0.5d B和5°。

DC-3GHz连续波10W超宽带功率放大器设计

利用非均匀分布式结构研制了一款超宽带功率放大器,频率覆盖DC-3GHz。该超宽带功率放大器基于4英寸0.25μmGaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,采用非均匀分布式放大电路结构,通过微波设计软件优化电路中功率器件的最佳栅宽和静态直流工作点,保证电路在超宽带下具有较高的输出功率和效率。实验测试表明在DC-3GHz的频率范围内,漏压为28V(连续波),栅压为-1.8V,输入功率为29dBm的条件下,功放的饱和输出功率大于40dBm,功率附加效率大于40%,小信号增益大于15dB。