32路X波段径向波导空间功率合成系统研制

为突破单个固态功率器件在微波毫米波频段功率输出能力较低的限制,我们根据径向波导中主模TM00波电磁场的轴向对称性,提出了径向波导空间功率合成技术。并利用HFSS(高频电磁场仿真软件)和ADS(高级设计系统)软件,研制出了一款32路X波段径向波导空间功率合成系统。仿真和实验证明,从8.6GHz至12.3GHz,这种径向波导无源空间功率合成系统的插入损耗小于1dB,反射损耗小于-15dB,合成效率大于80%。     

159W X波段固态空间功率合成放大器

 根据径向波导的主模特性,提出了一种基于径向波导的空间功率合成系统和它的简化模型.利用HFSS(High Frequency Structure Simulator)软件,开发出了16路宽带空间功率合成电路和159W X波段放大器模块.结果发现,无源合成网络在整个X波段合成效率都优于88%,放大器模块在其工作频率内(11.9GHz~12.3GHz),合成效率优于83%.     

基于径向波导合成技术的W波段功率放大器设计

基于径向波导合成技术,设计了一款W波段功率放大器。功放采用4路氮化镓单片微波集成电路(MMIC)单片合成设计,在90 GHz处输出功率为3.7 W,合成效率为94.3%,具有较好的工程应用价值。     

6-18GHz超宽带功率放大器脊波导合成技术研究北大核心

介绍了一种6-18 GHz超宽带脊波导合成结构。该脊波导合成结构包括微带到脊波导的过渡结构、E面T型脊波导合成结构和H面T型脊波导合成结构。基于该脊波导合成结构,采用8只GaN MMIC功率芯片,设计了一款超宽带固态合成功率放大器,测试结果表明在6~18 GHz的频带内,固体合成功率放大器连续波输出功率达90 W以上,合成效率大于90%,功率附加效率大于15%。     

分层基片集成波导功分器及宽带功率放大器研制

基于矩形金属波导-多层基片集成波导(RWG-MLSIW)功分器技术实现了宽带功率合成.RWG-ML-SIW结构组成比较简单,就是将一组基片集成波导层叠并紧密地插入到矩形金属波导内,通过这种结构方式,可以方便地设计出宽带、低插损功分器和合成器.实际设计并制作了一个X波段四路功率放大器,在8.5～12.4GHz频段内,该功放最大功率输出约为8.6W(连续波),合成效率大于52.5%,其中在11GHz频点上合成效率可达73%.测试结果表明这项技术可方便地用于微波与毫米波固态功率放大器设计.     

Ku波段宽带大功率多芯片合成设计

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12～17 GHz,带宽达到6 GHz的固态功率放大器.通过测试发现该固态功率放大器的输出功率≥70 W,功率增益≥15 dB,工作电压48 V,效率≥16％...     

一种微带Ku波段功率合成电路

为了提高基于微带的微波功率合成电路在X波段以上的带宽及合成效率,对Wilkinson功分器进行了改进,从而提出了一种新型能够工作在X波段频率的Wilkinson功分器。在此基础上,结合双Schiffman正交移相器和MMIC芯片实现了一种Ku波段功率放大器,在13~16 GHz的饱和功率大于1 W,小信号增益大于20 dB,合成效率大于80%。     

一种C 波段全固态大功率GaN 微波源研制

采用带6 位移相器功能、输出功率大于30W、增益45dB 带6 位移相器功能的C 波段固态单元GaN 功放模块, 通过高效率同轴波导径向空间功率合成方法,研制高功率高效率固态C 波段GaN 微波源,该微波源具有高频、高功率、 高效率、高热导率、高可靠、体积小、重量轻等优点。设计举例：研制一种新型大功率C 波段全固态GaN 微波源,其输 出功率（CW）1.2kW 、总效率30%、谐波抑制-54.8dBc、杂散-63.69dBc、相位噪声-94.03dBc/Hz@1kHz、移相精度 5.6o、同轴波导径向空间功率合成效率95%。     

Ka波段16W脉冲功率放大器的研制

Ka波段毫米波功率放大器的输出功率往往受限于功率合成部分的损耗,其合成器多路之间的隔离度、多级放大模块的级间匹配好坏及整体散热性能是影响整个功放可靠性的重要因素.针对上述毫米波固态功放的特点,提出了一种新颖的高效高可靠性的Ka波段宽带功率合成结构,采用低损耗的多支节波导作为功率分配/合成单元,结合以双探针波导-微带转换结构,实现了高效率的8路功率合成,各路之间隔离度大于25 dB,保证了功率合成器的高可靠性.以此为基础成功研制出一个脉冲式Ka波段固态功率放大器模块,该模块在33～37 GHz频段内,最高输出功率大于16 W,小信号增益大于55 dB,功率合成效率达到87%.     

X波段五路径向波导功率合成器的设计

介绍了一种基于径向波导的X波段空间功率分配/合成系统和它的简化模型。利用HFSS软件,设计、仿真并制作了一个X波段五路径向波导功率合成器。仿真结果和测试结果一致性良好,测试结果显示在X波段近900 MHz的带宽范围内,其插入损耗小于0.75 dB,输入回波损耗优于20 dB,输出回波损耗优于12.5 dB,无源合成效率大于87.4%。该种功率分配/合成方案具有插入损耗低、合成效率高、结构紧凑、功率容量大且散热良好的特性,在功率合成领域具有广阔的应用前景。     

Ka全频段功率合成放大器的设计

采用基于波导-微带探针阵列的四路波导空间功率分配/ 合成结构,研制了一种Ka 全频段1 W 功率合成放大器。该模块中集成了驱动放大器以提高整个功放的增益。利用镜像原理,简化了具有对称性结构的波导-微带四探针功率分配/ 合成网络的仿真设计。在分析了屏蔽微带线相关寄生模式的基础上,合理设计腔体结构,保证了合成放大器在全频段内稳定工作。实测结果表明,在26.5 ~40 GHz 的Ka 全频段范围内,连续波饱和输出功率大于30.5 dBm,小信号增益大于40 dB。合成效率全频带内大于84%,36 GHz 以下频段高于88%。     

毫米波50W 连续波固态发射机的设计与实践

随着微波固态功率器件和单片集成电路的发展,雷达、制导和通信等向更高频段扩展,大功率毫米波 固态功放已成为国内外业内人士的主攻方向。文中介绍了一种毫米波50W 连续波固态发射机,设计了一种紧凑高 效率的新型微带贴片与波导双模空间耦合功率合成电路,合成效率大于89%。文章详细描述了发射机中功放模块 的电路设计、功放芯片的贴装、键合等关键技术。以往电路设计中往往忽略了由于金丝键合引入感抗而导致电路性 能指标下降,因此对金丝键合给电路所带来的影响及其解决途径作了分析。文章还介绍了该发射机的控制检测、保 护等电路与冷却结构设计。发射机的性能完全满足指标要求,并已成功用于整机之中。以其中的功率模块为基础, 可以构成更大输出功率的毫米波固态发射机。     

S波段宽带GaN芯片高功率放大器的应用研究

介绍了一种采用阻抗匹配技术和功率合成技术相结合的方法,利用4只GaN HEMT功率芯片研制成功的S波段宽带、大功率、高功率密度放大器。具体的技术途径是通过预匹配技术提高芯片输入阻抗,运用切比雪夫匹配法实现宽带阻抗匹配,优化隔离电阻增加合成支路间的隔离度,同时提高电路的稳定性。放大器最终实现的性能指标是:脉宽300μs,占空比10%,S波段30%相对带宽内脉冲输出功率大于65W,附加效率大于45%。由此进一步表明了此类GaN芯片高功率放大器相对于Si和GaAs功率器件放大器在带宽和功率密度等性能上具有较大的优势并具有广阔的工程应用前景。     

基于PIN开关的可重构双波段功率放大器设计

为满足5G通信中多标准、多模式系统对功率放大器的需求,提出了一种新型的可重构双波段匹配电路结构.首先,在输出匹配网络中加入分布式PIN开关,通过开关的闭合与断开实现两个双波段输出匹配电路的良好匹配;然后,基于带通滤波器理论设计的宽带输入匹配网络,能够实现1.5～2.5 GHz频段内的良好匹配.为验证方法的有效性,采用C...     

50W Ka频段固态功率放大器设计

阐述了3 dB分支波导定向耦合器、波导—微带双探针过渡、改进型波导T型结的原理,介绍了一种4路功率分配/合成网络。提出了一种8路功率分配/合成器,其结构具有插入损耗低、输入驻波好、幅度相位一致性好等优点。研制了50 W Ka频段固态功率放大器,由驱动级放大器、8路功率分配/合成器和8个7 W功放模块组成,在29~31 GHz频率范围内实现了大于50 W的线性输出功率,合成效率高于80%。     

毫米波300W固态功率合成放大器的设计

基于单片微波集成功率放大器(Monolithic Microwave Integrated Circuits,MMIC PA)的毫米波波导空间功率合成技术是固态毫米波高功率电子领域的热门研究方向。多合成支路情况,保持较高的合成效率和较宽的工作带宽是实现固态毫米波宽带高功率合成的关键技术难题。为提高功率合成效率,研制了石英基板微带探针与波导之间的过渡结构。结合波导T型分支、波导分支线、波导H面缝隙耦合和波导一分四型的4种波导功率分配/合成器,通过精确的电磁仿真研制了64路功率合成放大器。     

一种径向波导Ku波段空间功率合成器的设计和实现

为了实现微波功分／合成电路低损耗、宽频带和小型化,采用等效电路法,外围探针沿径向等距分布在径向波导内,使用HFSS对结构进行仿真、优化,加工制作了四路、八路功分／合成器各一款,损耗在0．5dB左右,带宽大于0．5GHz。此类设计的应用可大幅度减小雷达发射机体积,并提高雷达工作效率。首次导出了径向波导功分／合成电路的简洁等效电路模型,此类设计也是首次投入实际应用。     

基于共面臂波导魔T的Ka频段功率合成放大器

无线通信技术高速发展,为实现高速数据传输,需要提高频谱带宽,因此,毫米波技术成为新一代无线通信的关键技术之一。同时,毫米波技术在成像、深空通信、电子对抗等方面都有着广泛的应用。然而,单个固态毫米波放大器的输出功率往往无法满足需求,功率合成技术成为实现高功率输出的必然方法。传统的毫米波功率合成放大器往往体积过大或带宽较窄, 文中提出了一种基于共面臂波导魔T的毫米波功率合成放大器,该放大器基于共面臂波导魔T、波导-微带双探针耦合结构和HMC906 功率放大器芯片,在Ka频段具有宽带、高合成效率和结构紧凑的特点。在27.5~32.5GHz范围内,功率合成放大器饱和输出功率大于8W,合成效率高于85%。与传统的基于分支耦合线的功率放大器相比,体积减小了40%以上。     

基于大信号模型的L波段400W高效GaN功率放大器设计

文章阐述了用精确的GaN Angelov模型设计了一款L波段400W内匹配率放大器.选用SiC衬底的GaN器件是为了获得大功率输出以及高效率性能.为了精确设计放大器,采用脉冲I-V测试和多偏置的S参数测试建立起高压GaN大信号模型.采用模型设计的GaN放大器输入输出电路集成在17.4mm×24mm的封装管壳里.最终采用单枚55mm栅宽GaN管芯设计的放大器在48V漏压,100μs脉宽,10%占空比偏置下在1.2~1.4GHz输出功率大于400W,功率增益大于15dB,最高功率附加效率达到81.3%,这是国内L波段400W微波功率放大器的最高效率报道,验证了模型的准确度,实现了极好的电路性能.     

An X-band four-way combined GaN solid-state power amplifier

An X-band four-way combined GaN solid-state power amplifier module is fabricated based on a self-developed AlGaN/GaN HEMT with 2.5-mm gate width technology on SiC substrate. The module consists of an Al-GaN/GaN HEMT, Wilkinson power hybrids, a DC-bias circuit and microstrip matching circuits. For the stability of the amplifier module, special RC networks at the input and output, a resistor between the DC power supply and a transistor gate at the input and 3λ/4 Wilkinson power hybrids are used for the cancellation of low frequency self-oscillation and crosstalk of each amplifier. Under V_(ds)= 27 V, V_(gs) = -4.0 V, CW operating conditions at 8 GHz, the amplifier module exhibits a line gain of 5 dB with a power added efficiency of 17.9%, and an output power of 42.93 dBm; the power gain compression is 2 dB. For a four-way combined solid-state amplifier, the power combining efficiency is 67.5%. It is concluded that the reduction in combining efficiency results from the non-identical GaN HMET, the loss of the hybrid coupler and the circuit fabricating errors of each one-way amplifier.