x波段gan基内匹配功率放大器设计与实现

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1、西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安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做了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作

2、的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要以GaN为代表的三族氮化物材料体系，由于禁带宽度大、临界击穿场强高、电子迁移率高同时化学稳定性好，耐高温适合于特种应用环境下等优点，非常适用于微波毫米波功率器件制备。内匹配型微波功率管具有输出功率大、增益高以及损耗小、体积小的特点，特别适用于在无线通信基站、雷达收发组件上

3、，本文在此基础上，采用GaNHEMT开展了X波段内匹配功率管的研究。研究基于自主研制的0.4μm栅长12mm栅宽SiC衬底GaNHEMT，进行了从器件制备、测试分析到微波电路原理图设计和实际装配、调试的详尽工作。介绍了GaNHEMT18元件小信号模型建模过程，并对内匹配电路设计过程中应用的微波传输线和功率放大器理论做了详实的分析。采用AgilentADS软件进行电路设计，为了提取器件在最优工作状态下阻抗，进行了Loadpull仿真，通过T型预匹配网络和功分器、功合器设计，将管芯最优阻抗匹配至50Ω。结合小信号S参数仿真和大信号功率扫描和频率响应仿真，优化了电路的稳定性、增益线性度和附加功率效

4、率等参数，最后将设计的原理图转为版图，调整版图结构以获得和原理图相近的特性参数。之后对设计的匹配电容元件和功分器、功合器进行流片，进行了内匹配功率管的装配和调试。采用HFSS软件分析了键合金线的长度和根数，并检查了测试夹具腔体的本征模，确保在应用频段内不存在腔体的谐振点。采用AgilentADS设计了测试偏置电路。最后通过搭建微波测试平台，精确合理地设计校准步骤，提取出了测试系统的补偿值和测量夹具的插损。对装配的内匹配器件进行功率测试结果显示，8GHz下设计的12mm两路合成内匹配电路的输出功率大于44.02dBm，增益大于7dB，附加功率效率34.2%。在7.8GHz~8.2GHz频段内的

5、增益大于6.9dB，附加功率效率高于33%。关键词：AlGaN/GaNHEMT，功率放大器，内匹配论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTTheIII-nitridematerialsystem,representedbyGaN(GalliumNitride),fitsperfectlyinthefabricationofmicrowave&millimetrewavepowerdeviceduetoitsadvantageofwidebandgap,highcriticalbreakdownelectricfield,highelectro

6、nmobility,goodchemicalstabilitywhichenablesitsusageinhightemperaturecircumstance.GaNHEMTbasedinternally-matchedmicrowavepowertransistorswhichhavetheuniquecharacteristicssuchashighoutputpower,highgain,lowlossandsmallvolume,havegraduallydrivenmoreandmoreresearchinterestinrecentyearsandreplacedthetrad

7、itionalGaAsbasedinternally-matchedpowertransitors.ThethesisfocusesonthedevelopmentofX-bandGaNbasedinternally-matchedpowertransitorsinthesituationmentionedabove.Workofthisthesisisbasedontheself-developedGaNH