Ku波段GaNE類功率放大器設計技術研究.pdf

1、信息產業(yè)的快速發(fā)展對功率放大器的尺寸頻率帶寬都提出了更高的要求，GaN材料具有禁帶寬度大、熱導率高、臨界擊穿電場高和飽和電子速度高等優(yōu)勢，使得GaN HEMT具有輸出功率密度大、擊穿電壓高、輸入/輸出阻抗高等特點，在高頻、高溫、高效率、寬帶大功率器件應用方面具有廣闊的前景。E類功率放大器是開關類放大器的一種，理想效率可達100％。在射頻頻率低端，E類功放有著比其他類型功放更高的效率和更好的線性度。但是，由于 E類功放對晶體管本身的寄生參

2、數的特殊要求，通常情況下，E類功放都無法在較高頻率下工作。隨著半導體技術的發(fā)展，E類功率放大器在越來越高的頻率得到了實現。由于通信、航空航天等方面對功耗的要求越來越高，E類功率放大器在更高頻率下的實現成為了研究的熱點。
　　本文對GaN E類功率放大器的高效率寬頻帶特性以及內匹配的實現方法進行了研究。前期工作中針對GaN HEMT器件寄生電容較大的特點，采用饋電網絡的補償微帶線減小寄生參數的影響，實現了400μm柵寬GaN E類功

3、率放大器設計，實測結果在13.7~14.2 GHz輸出功率大于30dBm，小信號增益大于7dB，漏極效率大于40%。在此基礎上，為實現大功率輸出及器件的小型化，采用2.4mm柵寬GaN HEMT設計了4路功率合成的內匹配功率放大器。仿真結果表明，該功率放大器在輸入功率39dBm的情況下，在13.7~14.2 GHz頻率范圍內功率附加效率大于43%，輸出功率大于45dBm。峰值PAE達44%，最大輸出功率大于40W，功率密度大于4W/mm