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1、第31卷第6期固体电子学研究与进展Vol.31,No.62011年12月RESEARCH&PROGRESSOFSSEDec.,2011射频与微波Ku波段宽带大功率多芯片合成设计王晔成海峰张斌(南京电子器件研究所,微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室,南京,210016)2011-05-20收稿,2011-09-27收改稿摘要:设计针对多个Ku波段宽带MMIC功率放大芯片进行大功率合成。对波导多路功率合成结构进行了分析,基于单个Ku波段6W功放单片,进行了16路的功率合成,研制出了工作在12～17GHz,带宽达到6GHz的固态功率放大器。通过测试
2、发现该固态功率放大器的输出功率≥70W,功率增益≥15dB,工作电压48V,效率≥16%,并具有较好的抗失配能力,整个固态功放的尺寸≤280mm×170mm×55mm。4个这样的固态功放合成在12～17GHz内得到大于200W的功率输出。关键词:固态;功率放大器;合成;大功率+中图分类号:TN722.75;TN73文献标识码:A文章编号:1000-3819(2011)06-0563-05DesignofKuBand70WPowerAmplifiersWANGYeCHENGHaifengZHANGBin(ScienceandTechnologyonM
3、onolithicIntegratedCircuits&ModulesLaboratory,NanjingElectronicDevicesInstitute,Nanjing,210016,CHN)Abstract:ThispapershowsadesignofhighpowercombinationforKubandMMICamplifi-er.Weanalyzedthe16-channelpowercombiningstructure,andgotaSSPAwithabandof12～17GHzbasedona6-WattamplifiersM
4、MIC.TheoutputpoweroftheSSPAisover70Wwithagainover15dB.ThePAEofthisSSPAismorethan16%intheoperatingvoltageof48V.Thesizeis280mm×170mm×55mm.4solidpowerlikethiscombinedin12～17GHzcangainmorethan200Wpowerexport.Keywords:solidstate;poweramplifier;conbination;high-powerEEACC:1220;1350F
5、随着微波固态器件的发展,固态功率放大器较引言低的直流电压、较高的可靠性、较为紧凑的电路结构、小尺寸及轻重量等优点备受人们的青睐,应用也在微波应用系统中,发射系统功率的大小决定日益广泛。随着半导体工艺水平的不断提高,采用了整个系统的作用距离和抗干扰能力。过去50年GaAs材料的微波单片集成电路(MMIC)被广泛应里,为了得到高功率的RP输出电平,几乎只有使用用,也促使了基于MMIC的多芯片合成固态功率放[1]行波管(Traveling-wavetube)等电真空放大器,其大器的发展。工作电压高、器件的重量和体积大等缺点,在实际应介绍了一种覆盖Ku全波
6、段的固态功率放大用中给大多数的雷达和通信系统带来了不便。器,以南京电子器件研究所自产的Ku波段6W联系作者:E-mail:hikaliou@163.com固体电子学研究与进展31卷564MMIC功率芯片为核心,进行了16路宽带功率合相位及幅度完全一致。那么1端口无反射S11=0,N个成,最终获得峰值输出功率70W。输入端口的插损一致,插入损耗的S参数都是相同的。~j2j(n+1)Ur1=S1j[Ui2e⋯+Ui(n+1)e](4)1原理分析最佳的合成效果是N路的输入信号完全一致,那么:~j2j3j17下面先以N路功率合成器为例子对多
7、端口合Ur1=S1jUij(e+e+⋯+e)=成网络进行一下理论分析。N路功率合成器是一个nS1jUij(5)拥有N+1个端口的线性无源微波网路。下式是多由此可以得出输入功率的不一致性,将直接影端口网络的散射参量矩阵响最终的输出功率。~~Ur1S11⋯S1nUi1功率合成所需要的另一个重要因素就是各个支=(1)路的输入信号必须具有良好的一致性。在本设计中~~UrnSn1⋯SnnUin则是选择一致性较好的功率芯片。这个多端口网络具有一定的特殊性,如图1所示,在功率合成的时候,是N个端口作为输入,同时2宽带功率合成设计加激励信号(不妨
8、设为2-17端口),剩下的1端口作为输出;而作为功率分路的时候,1端口做输入有激固态合成功放的核心是MMIC宽带功率芯片,
