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6~18 GHz 固态功率放大器的研制.docx


文档分类:通信/电子 | 页数:约4页 举报非法文档有奖
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作者:薛强等 来源:《科技创新与生产力》 2018年第3期
摘要:目前,测控行业对工作频率大于X波段的大功率固态功放需求越来越大,特别是工 作频率为6~18GHz的大功率全固态功放。本文研制并设计了一种6〜18GHz超宽带固态功放,采 用功率合成技术,该固态功放使用4路威尔金森功分器结构作为功率分配和合成单元,采用中 国电子科技集团公司第十三研究所10W裸片作为放大芯片,最终末级实物尺寸为 70mmX50mmX10mm。实测表明:在6〜12GHz工作频带内,饱和输出功率大于40W,在12〜
18GHz 工作频带内,饱和输出功率大于25W,功率附加效率大于15.8%。
关键词:固态功放;功率合成;宽带;6〜18GHz
中图分类号:TN722 文献标志码:ADOI: 10.3969/j.issn.1674-9146.2018.03.078
随着半导体技术的发展,基于第三代半导体材料GaN可制作出输出功率更大,工作频率更 宽、更高的功率芯片,这为宽带大功率固态功放的实现提供了可能[1-2]。在测控行业,提高测 试系统的饱和输出功率、带宽一直是其追求的目标。过去,为实现这一目标,常采用行波管作 为测控系统的功放模块,但行波管具有使用寿命短,故障率高,且体积较大的缺点,而固态功 放与其相比,可以很好地克服这些问题。目前,在某些测控产品中,用相同性能的固态功放来 代替行波管取得了不错的效果,但对于工作频率超过X波段的超宽带固态功放仍是设计难点[3]。
本文介绍了一种固态功率放大器(以下简称功放)的设计过程,该固态功放工作频段为 6〜18GHz,采用4路威尔金森功率分配器(以下简称功分)进行功率分配和合成。功率芯片采 用中国电子科技集团公司第十三研究所研制的GaN裸片。
1功率合成理论
目前,单个裸片饱和功率的限制,如工作频段为6〜18GHz的功率管,国内外单管最大输出 功率不超过30W[4]。固态功放要实现更大功率输出,常采用的技术便是功率合成技术。功率合 成是先利用功分单元将输入信号等分为若干路信号,再经过多路放大,最后将放大后的信号通 过合成单元进行功率合成的一种技术[5]。功率合成不断追求的是尽可能地提高合成效率,定义 合成效率为
n=Pout/(nPin) . (1)
式中:Pout为放大器的实际输出功率;Pin为放大器的输入功率。
影响合成效率的主要因素有参与合成的n路信号幅度和相位的一致性。理论上幅度和相位 一致性越好,合成效率越高,在幅度和相位差为零时,合成效率为100%。因此在实际中采用同 一批次,相同工作状态的放大器能很大程度提高功放合成效率。一般要求参与合成的n路放大 器间幅度差小于1.5dB,相位差小于30°。同时合成单元的插入损耗也是影响合成效率的一个 主要因素,合成单元插入损耗越小,合成效率越高,因此在实际中为提高功放的合成效率,应 采用插损尽可能小、幅度和相位一致性好的合成单元。
2功分、合成单元仿真设计
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  • 上传人niupai11
  • 文件大小102 KB
  • 时间2022-05-20