基于SJA1000的CAN总线通信的FPGA设计

为实现相控阵雷达中多个TR组件与主机之间的CAN总线通信,本文基于CAN总线控制器SJA1000,优化读写时序,详述波特率和验收滤波器设置,给出了FPGA设计测试结果,验证了CAN总线通信设计方案正确性。通过FPGA实现的CAN总线串口通信设计,可扩展性好,可移植性强,稳定性高。

2-6 GHz小型化、高效率GaN功率放大器

基于GaN功率放大器小型化、轻薄化的发展趋势,选用陶瓷方形扁平无引脚(CQFN)管壳封装,设计了一种2~6GHz宽频带、小尺寸、高效率的功率放大器,并阐述了设计方法和研制过程。随着器件功率密度的不断升高,散热问题成为设计中不可忽略的因素,分别采用热仿真分析及红外热成像测试方法,得到功率放大器芯片的最高温度为198.61℃,能满足散热需求。功率放大器尺寸为7.0mm×7.0mm×1.2mm,在连续波测试条件下,漏极电压为28V,工作频带为2~6GHz,饱和输出功率大于40.5dBm,功率增益大于23dB,功率附加效率大于35%,测试结果均满足实际需求。

金刚石在GaN功率放大器热设计中的应用

随着GaN功率放大器向小型化、大功率发展,其热耗不断增加,散热问题已成为制约功率器件性能提升的重要因素。金刚石热导率高达2 000 W/(m·K),是一种极具竞争力的新型散热材料,可用作大功率器件的封装载片。采用不同载片材料对一款热耗为53 W的GaN功率放大器进行封装。分别采用有限元仿真及红外热成像仪对放大器的芯片结温进行仿真和测试,结果显示,采用金刚石载片封装的放大器的结温比采用钼铜(MoCu30)载片封装的放大器的结温降低了30.01℃,约18.69%。同其他常用载片材料进行进一步对比得出,在相同工作条件下,采用金刚石载片封装的放大器结温最低,并且随着热耗增加,金刚石的散热能力更为突出。在芯片安全工作温度175℃以下,金刚石能满足GaN功率放大器100 W热耗的散热需求。

Ka波段GaN HEMT高效率功率放大器MMIC

研制了一款基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺的Ka波段功率放大器(PA)单片微波集成电路(MMIC)。MMIC采用三级级联放大结构,在末级采用簇丛型合成网络实现8胞功率合成,电路输入端和级间采用低通电抗式匹配网络,输出端采用带通电抗式匹配网络,并结合稳定网络实现高效稳定的特性。对所设计的功率放大器MMIC进行了流片验证,芯片面积为4.3 mm×2.9 mm。测试结果表明,在漏极偏置电压为20 V(100μs脉宽、10%占空比),栅极偏置电压为-1.6 V,输入功率为18 dBm的条件下,该款功率放大器MMIC的工作频率为27~33 GHz,饱和输出功率大于10 W,功率增益大于22 dB,功率附加效率高达30%。

X波段小型封装GaN功率放大器设计

基于GaN功率放大器模块化、小型化的发展需求,设计了一款X波段小型管壳封装的功率放大器。通过合理排布电路结构,实现了封装尺寸的小型化。由于器件功率密度不断提升,散热问题不容忽视,通过对不同材料的管壳底座进行热仿真分析,模拟芯片的温度分布,根据仿真结果选定底座材料为钼铜Mo70Cu30,利用红外热成像仪测试芯片结温为107.83℃,满足I级降额要求。最终设计的功率放大器尺寸为18.03 mm×8.70 mm×3.03 mm,在28 V工作电压脉冲测试条件下,9.3~9.5 GHz频带内饱和输出功率大于46 d Bm,功率附加效率大于36%,功率增益大于24.5 d B,电性能测试结果全部满足技术指标要求。