Ku波段GaN+E类功率放大器设计技术研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE（电子科技大学图标）论文题目Ku波段GaNE类功率放大器设计技术研究专业学位类别工程硕士学号201222020633作者姓名罗俞杰指导教师延波研究员分类号密级注1UDC学位论文Ku波段GaNE类功率放大器设计技术研究（题名和副题名）罗俞杰（作者姓名）指导教师延波研究员电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士

2、专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2015.03论文答辩日期2015.05学位授予单位和日期电子科技大学2015年06月日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONDESIGNTECHNIQUEOFKU-BANDGANCLASS-EPOWERAMPLIFIERAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineering

3、Author:LuoYujieAdvisor:Prof.YanBoSchool:SchoolofElectronicEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子

4、科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要信息产业的快速发展对功率放大器的尺寸频率带宽都提出了更高的要求，GaN材料具有禁带宽度大、热导率高、临界击穿电场高和饱和电子速度高等优势，使得GaNHEMT具有输出功率密度大、击穿电压高、输入/输出阻

5、抗高等特点，在高频、高温、高效率、宽带大功率器件应用方面具有广阔的前景。E类功率放大器是开关类放大器的一种，理想效率可达100%。在射频频率低端，E类功放有着比其他类型功放更高的效率和更好的线性度。但是，由于E类功放对晶体管本身的寄生参数的特殊要求，通常情况下，E类功放都无法在较高频率下工作。随着半导体技术的发展，E类功率放大器在越来越高的频率得到了实现。由于通信、航空航天等方面对功耗的要求越来越高，E类功率放大器在更高频率下的实现成为了研究的热点。本文对GaNE类功率放大器的高效率宽频带特性以及内匹配的实现方法进

6、行了研究。前期工作中针对GaNHEMT器件寄生电容较大的特点，采用馈电网络的补偿微带线减小寄生参数的影响，实现了400μm栅宽GaNE类功率放大器设计，实测结果在13.7~14.2GHz输出功率大于30dBm，小信号增益大于7dB，漏极效率大于40%。在此基础上，为实现大功率输出及器件的小型化，采用2.4mm栅宽GaNHEMT设计了4路功率合成的内匹配功率放大器。仿真结果表明，该功率放大器在输入功率39dBm的情况下，在13.7~14.2GHz频率范围内功率附加效率大于43%，输出功率大于45dBm。峰值PAE达4

7、4%，最大输出功率大于40W，功率密度大于4W/mm。该放大器在内匹配工艺上实现，利用键合金丝的电感效应及高介电常数基板的电容效应作电路匹配，使得功放整体的尺寸达到了17.2mm×22mm，满足了小型化的要求。关键词：功率放大器；GaN；E类；Ku波段；开关型；内匹配IABSTRACTABSTRACTTherapiddevelopmentofinformationindustryhasputforwardahigherrequestofsmallersize、higherfrequencyandbroaderban

8、d-widthofpoweramplifier.GaNhasacharacterofbroadwidebandgap,highthermalconductivity,highsaturatedelectronvelocityandhighercriticalbreakdownelectricfield,whichprovidesGaNHEMTabigoutp