GaAs FET脉冲功率放大器输出脉冲包络分析研究

基于GaAs场效应晶体管(FET)微波脉冲固态功率放大器的输出脉冲包络,对输出脉冲波形的顶部降落与顶部过冲开展研究。从脉冲调制电路、GaAs FET的饱和深度以及沟道温度三个方面对脉冲顶降进行了讨论,指出了可以通过选用合适的储能电容、使GaAs FET工作在饱和状态、降低沟道温度来改善脉冲顶降。另外,从脉冲调制方式和寄生电感影响两方面分析了脉冲顶部过冲,给出了改善脉冲顶部过冲的措施,如减小电路中的寄生电感和选取合适的静态工作点。经实践验证,并通过脉冲顶降和顶部过冲在改善前后的数据对比,证明了上述措施是有效的。

固态脉冲功率放大器脉冲波形顶降的研究

针对固态脉冲功率放大器存在脉冲波形顶降问题,从功率放大器的基本原理构成出发,对引起脉冲顶降的三个主要方面进行了分析讨论:GaAs晶体管脉冲调制开关电路、Si微波脉冲功率晶体管自身顶降以及功率晶体管的匹配电路,通过理论推导指出了脉冲顶降产生的原因,结合设计制作固态功率放大器时常出现的脉冲顶降问题,提出了解决办法及改善途径,并通过实验进行了验证,使脉冲顶降得到了改善。

脉冲大功率放大器的研究

介绍了一种小型脉冲大功率模块。该模块采用二层腔体结构 ,很好地解决了体积、散热以及功率损耗等关键技术问题 ,在 S波段范围内 ,输出功率大于 3 6 0瓦。此放大器采用微波混合集成电路 ,钎焊组装结构 ,二次稳压电源。放大器具有体积小、可靠性高。

脉冲功率放大器调制技术分析

介绍了微波固态脉冲功率放大器的工作原理、脉冲调制的实现方法,分析了栅极调制与漏极调制的实现方式和优缺点,应用GaN功率芯片设计制作出了采用漏极调制方案的脉冲功率放大器,在设计过程中介绍了高压脉冲调制的实现方案,并给出了详细的电路原理图,对如何进一步提升脉冲功放的上升/下降沿进行了分析。

科锐展示业界首款用于卫星通信的C波段GaN HEMT单片式微波集成电路(MMIC)高功率放大器

科锐公司日前在巴尔的摩举行的2011年IEEE国际微波研讨会上展出业界首款面向卫星通信应用的GaN HEMT MMIC高功率放大器（HPA）。与现有商用GaAs MESFET晶体管或基于行波管的放大器相比，该产品可大幅提高性能。

强流短脉冲相对论速调管放大器实验研究

利用无箔空心石墨阴极和0.65T的脉冲引导磁场,从Sinus加速器二极管引出了电压约750kV、电流约8.6kA、脉宽40ns的环形电子束,经过输入腔和中间腔间隙调制后,得到了7kA/43ns的基波调制电流,经过输出腔间隙后,得到了2.1GW/15ns的最大微波输出功率,束波转换效率33%,最高增益为40dB,并发现脉冲缩短现象。

S波段GaN功率放大器MMIC

基于0.25μm Ga N HEMT工艺,研制了一款S波段Ga N功率放大器单片微波集成电路（MMIC）。该电路采用三级拓扑放大结构,提高了放大器的增益;采用电抗匹配方式,减小了电路输出级的损耗,提高了MMIC的功率和效率。输出级有源器件的布局优化,改善了放大器芯片的温度分布特性。测试结果表明,在2.8~3.6 GHz测试频带内,在脉冲偏压28 V（脉宽100μs,占空比10%）时,峰值输出功率大于60W,功率附加效率大于45%,小信号增益大于34 d B,增益平坦度在±0.3 d B以内,输入电压驻波比在1.7以下;在稳态偏压28 V时,连续波饱和输出功率大于40 W,功率附加效率38%以上。该MMIC尺寸为4.2 mm×4.0 mm。

GaAs MESFET脉冲微波功率器件瞬态热场模型

GaAsMESFET微波功率放大器工作在脉冲周期状态下,由于自热效应,在很短的时间内(100μs数量级),芯片沟道温度可能产生十几度甚至几十度的变化,这种剧烈的温度变化导致功放性能的变化也是不能忽略的。本文通过建立、求解热扩散方程及能量平衡方程,建立起沟道温度的一维瞬态热模型。

GaAs基PHEMT低噪声放大器的强电磁脉冲效应与机理

利用Sentaurus TCAD仿真工具,建立了一种基于GaAs赝配高电子迁移率晶体管的共源极低噪声放大器电路模型,通过在电路输入端口注入高功率微波,讨论了器件内部峰值温度、电场强度、电流密度和碰撞电离率等物理参数的变化,分析了器件的烧毁机理。进一步讨论了不同信号参数和端口外接电阻对器件损伤效应的影响。结果表明,电流焦耳热累积导致低噪声放大器电路中晶体管栅极下方偏漏极一侧发生烧毁,烧毁时间随注入信号功率的增大而减小,随注入信号频率的增大而增大;此外,晶体管端口外接电阻会减弱传入器件内部的能量,进而减缓器件的损伤进程,提高电路对电磁脉冲的耐受性,与漏极相比,源极外接电阻对损伤进程的减缓效果更强。

线性变压器源驱动相对论速调管放大器的初步实验

利用新研制的紧凑型线性变压器驱动源(LTD)脉冲功率源二极管产生的电子束源,开展了S波段长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的初步实验研究。采用无箔空心阴极和0.9T恒流源引导磁场从LTD二极管引出了电压600kV、束流6kA、脉宽150ns的环形电子束,该电子束经过1个同轴输入腔和2个同轴调制腔的调制后,产生了幅度5kA、脉宽110ns的基波调制束流,采用该调制束流驱动同轴微波提取腔,辐射输出了峰值功率820MW/110ns的辐射微波,效率28%,增益36dB。同时,开展了重复脉冲RKA和相位特性的实验研究,重复频率10Hz运行时,辐射微波达到800MW/100ns,相位抖动小于20°。

强流短脉冲相对论速调管放大器的实验

进行了多年的RKA研究，在长脉冲(大于100ns)中等束流(小于5kA)的条件下取得了较好的研究结果。为了进一步提高RKA的输出微波功率、探索RKA高功率短脉冲运行的潜力，采用原设计的L波段RKA在Sinus-700加速器上开展了实验研究。

Ku波段30W脉冲微波功率放大器模块

报道了Ku波段30W脉冲微波功率放大器模块的研制.模块的微波放大链路由5级固态功率器件级联构成,采用新颖的双层腔体结构,消除了低频电路与高频电路的互扰.针对Ku波段内匹配MESFET设计了双段式偏置电路,有效抑制了低频振荡.在脉冲重复频率3kHz,占空比10%下,模块在13.5-14.0GHz工作频段内的功率增益GP≥44dB,输出脉冲峰值功率Ppk≥30W,总效率η≥13%（A类放大状态）.

老化用微波功率信号源的研制

本文以L波段信号源为例,介绍了微波器件和放大器射频老化时常用的微波脉冲信号源的设计与制做,并获得了实用结果。

强流脉冲电子束特性对相对论速调管相位的影响分析

相位特性是强流相对论速调管放大器(RKA)的一个重要特征参数,而由高功率脉冲功率源产生的具有一定前沿的强流相对论电子束在驱动RKA时,会使得输出微波出现较大波动,影响RKA的输出微波相位稳定性及其应用.论文从强流脉冲电子束前沿分布状态出发,理论分析电子束前沿束流能量变化及其激励的腔体杂频对输出相位的影响,同时开展粒子模拟研究以及实验研究.研究结果表明:脉冲前沿段电子束能量变化将导致输出微波相位持续变化;此外,电子束前沿将激励杂模,导致输出微波相位在脉冲前沿段及平顶段初期持续抖动,在腔体参数一定条件下,脉冲前沿能量变化率越大,相位波动幅值越大,持续时间越长,通过减小杂频振荡频率处腔体的Q值可以有效缩短输出相位抖动时间,提高输出相位稳定性.

强流脉冲驱动的X波段多注相对论速调管相位特性

相位特性是目前制约多注相对论速调管放大器进一步拓展应用的关键参数之一,为了有效提高器件输出微波相位的稳定性,利用一维非线性理论对X波段强流多注速调管放大器开展了理论研究,得到由强流脉冲特性引起的腔体杂频以及电子束运动速度变化率是造成输出微波相位波动的部分主要原因,同时基于18注实心电子束构成的X波段多注相对论速调管放大器开展了强流脉冲特性对输出微波频率和相位影响的数值计算,最后利用粒子模拟手段对理论结果进行验证。理论和模拟结果一致表明:强流脉冲的前沿和波动都将导致器件内实际工作频率的偏移,并引起相位波动;在脉冲前沿段,脉冲前沿长度越短,器件内实际工作频率偏移越大,相位波动幅度越大;在脉冲平顶段,脉冲波动导致的频率偏移与电压变化率相关,与电压的幅值无关,而脉冲电压波动导致的输出微波相位波动由电压变化率及其变化幅度两者共同决定。

重复运行短脉冲S波段相对论速调管放大器

介绍了利用HVG-1二极管产生的强流短脉冲电子束源,开展短脉冲重复频率为100Hz的S波段相对论速调管放大器(RKA)实验研究．利用无箔空心石墨阴极和0．82T的恒流源引导磁场,引出了电压约700kV、电流约6．5kA、脉宽(半高宽)25ns的环形电子束．该电子束经过输入腔和中间腔的调制后,得到了5kA／22ns的基波调制电流．经过输出腔后,得到了大于1GW／20ns的辐射微波,频率2．95GHz,平均功率2．4kW,效率约24％,增益34dB．没有观察到限制该GW级功率水平的S波段RKA的因素．

美国科锐公司的几款宽禁带微波功率放大器件

Cree的SiC MESFET及GaN(on SiC)HEMT微波功率放大器件:SiC MESFET/CRF240xx:频率为DC～2.7 GHz、工作电压为28～48 V,输出功率为10/60 W两档。宽带、高可靠及耐高温性能优异。GaN HEMT/CGH400xx:GaN HEMT的宽带系列,频率为DC～4 GHz(CGH40010、CGH40025及CGH40035为6 GHz),工作电压为28 V,输出功率有10/25/35/45/90/120/180 W七档。宽带性能优异,可靠及耐高温性能好。

上海宽波段自由电子激光用户装置高亮度注入器的微波系统

上海宽波段自由电子激光用户装置高亮度注入器的相位相干的４７６ＭＨｚ和２８５６ＭＨｚ两路微波系统，分别馈送微波功率到射频ｎｓ栅控电子枪、次谐波聚束器和基波聚束器等。介绍了这两个系统的主要组成部件的工作原理、技术指标、安装调试和测试结果。