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6~18 GHz 固态功率放大器的研制.docx

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文档介绍: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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本文采用两级一分二威尔金森功分来实现

4路功分和合成,其中4路合成器由3个结构相同的2路合成器级联而成,对于每一个2 路合成器,可以等效为由50Q变换为100Q,阻抗变换比为2的阻抗变换器,查文献[6]中表 11.2-3(3节切比雪夫1/4波长变换器的最大电压驻波比),采用3节切比雪夫1/4波长变换 器结构可以实现6〜18GHz带宽,同时可得各节的归一化偶模阻抗值为
Z1o=1.14966.(2)


由奇偶模关系Zoe・Zoo=l,可求出对应的归一化奇模值为
Z 1 e =0.86982.(5)
Z2e=0.70711.(6)
Z3e=0.57483.(7)
为了减小插损,笔者采用介电常数为2.2,厚度为0.508mm的RT5880板材,使用电磁三维 软件HFSS进行仿真建模,得到HFSS模型(见图1)。
从仿真结果图2和图3可见功分器插入损耗均小于6.2dB,且4路合成器基本相同,除端
口 1回波损耗小于T7dB外,其他4路合成器端口回波损耗以及隔离度均小于-20dB。
3芯片偏置电路
芯片的偏置电路是影响功放芯片能否正常工作的关键,合适的偏置电路不仅能消除电路自 激,而且还能起到一定的滤波和去耦作用,同时能为功放芯片提供一定的静态工作点,而选取 不同的静态工作点,又影响到芯片的饱和功率、效率、线性度、增益等指标。
本设计采用中国电子科技集团第十三研究所研制的P10芯片作为末级芯片,该芯片采用
GaN工艺制作而成,采用双电源供电,典型漏极电压为
+28V,典型栅极电压为-1.8V,在该条件下饱和输出功率值大于10W。本文共采用4支该裸 片进行功率合成。
图4为P10芯片静态偏置电路图,其中与漏极相连的电容之间采用2根或3根金丝或一根 金带进行金丝键合,与栅极相连的电阻和电容之间采用
1根金丝进行金丝键合,输入端口和输出端口分别采用2根和3根金丝与50Q匹配线相连。
4研制结果
采用4路合成方式研制的6〜18GHz固态功放

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上传人:niupai11 2022/5/20 文件大小:102 KB

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