X∕Ku波段宽带GaN微波固态功放技术研究

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1、·工程应用·航天电子对抗2017年第2期X／Ku波段宽带GaN微波固态功放技术研究於昭，司国梁，吴迪，葛爱慧(中国航天科工集团8511研究所，江苏南京210007)摘要：GaN作为新一代半导体材料具有宽禁带、高击穿场强、高饱和电子漂移速率以及抗辐射能力强等优点成为近几年来的研究热点，随着GaN功率管性能的不断提高，以GaN为基础的微波功率器件的应用取得了很大的进步。根据电子对抗领域微波固态功放的特点，设计一款基于GaN功率器件的X／Ku波段20W宽带固态功放，并给出了测试结果。关键词：电子对抗领域

2、；微波固态功放；GaN功率器件中图分类号：TN975文献标识码：AThetechnicalresearchofX／KubandbroadbandGaNmicrowavesolid。statepoweramplifierYuZhao，SiGuoliang，WuDi，GeAihui(No．8511ResearchInstituteofCASIC，Nanjing210007，Jiangsu，China)Abstract：Asanewgenerationofsemiconductormaterials，t

3、heGaNbecomeahottopicinrecentyears，whoseadvantagesarewidebandgap，highbreakdownvoltage，highsaturatedelectrondriftvelocity，andstrongabilitytoresistradiation．WiththeincreasingperformanceoftheGaNpowerdevice，theapplicationoftheGaNmicrowavesolid—statepowerde

4、vicehasmadegreatprogress．Basedonthecharacteristicsofmicrowavesolid—statepoweramplifierinthefieldofelectroniccountermeasures，aX／KubandbroadbandGaN20Wsolid—statepoweramplifierisdesigned，andthetestresultsaregiven．Keywords：thefieldofelectroniccountermeasu

5、res；microwavesolid—statepoweramplifier；GaNpowerde—viceO引言微波固态功放相对于真空管放大器具有可靠性高、寿命长、工作电压低、故障软化等特点，因此在雷达、通信、电子对抗等领域中有着非常广泛的应用，其性能指标直接制约着整个系统的性能和技术水平。随着技术的发展尤其是现代电子战系统的迫切需求，原先基于GaAs材料的功率器件已经无法满足对更高频率、更高功率的追求，这就需要新的材料来突破这个瓶颈。GaN作为第三代半导体材料具有宽禁带半导体特性、高击穿场强、

6、高饱和电子漂移速率以及抗辐射能力强等优点，其微波功率性能远优于Si、GaAs等传统材料，特别适合制作应用于高频、高功率、抗辐射等环境的功率器件，并且可以在高温恶劣环境下工作，这就收稿日期：2017一01—06；2017—02—26修回。作者简介：於昭(1985一)，男，工程师，硕士，主要研究方向为微波固态功放设计。为现代电子战的应用提供了很好的基础。在半导体材料、器件性能不断发展和改善的同时，微波技术方面的研究也在不断创新，各种新的微波技术应运而生，很好地和器件的发展同步进行，使得微波固态功放的性

7、能发生了质的飞跃，满足了通信及军事越来越高的需求。本文根据电子对抗领域微波固态功放的特点，设计一款基于GaN功率器件的X／Ku波段宽带固态功放。1电子对抗领域微波固态功放特点微波固态功放的应用面很广泛，但每个应用领域各自的侧重点不同因而对微波功放的要求也不一样。在电子对抗领域中微波固态功放有着与众不同的特点，尤其是受机／弹载平台及体积尺寸的约制使得微波固态功放实现难度更大。1)指标特点微波固态功放常见的技术指标有：工作频带、输出功率、增益及平坦度、输入输出驻波比、效率(功耗)等。航天电子对抗工作频

8、带宽度是微波功率放大器的一个非常重要的技术指标，频带在倍频程以上的放大器，通常称为宽带功率放大器，频带为几个倍频程时称为超宽带放大器，有时25％、50％的频带也称为宽频带功放。一般通信、雷达用的功率放大器工作频带都比较窄，但作为电子对抗领域用的功放工作带宽往往都很宽，无论是地空弹还是空空弹、或巡航导弹在飞行过程中会收到来自地面、空中或其它方面雷达的威胁，这些雷达工作频率有S波段、c波段或x／Ku波段等，因此要求弹上的干扰系统必须具备宽带突防能力，也就是干扰系统的工作频带覆盖会比较宽