基于負載牽引測試的X波段GaN功放設計

李子文，謝義方，姜亞祥

（1.中國科學院大學 北京100049；2.中國科學院國家空間科學中心 北京100190）

基于負載牽引測試的X波段GaN功放設計

李子文1，2，謝義方2，姜亞祥2

（1.中國科學院大學 北京100049；2.中國科學院國家空間科學中心 北京100190）

文中介紹了X波段GaN功率放大器的設計。通過負載牽引測試的方式找到了GaN器件SGK7785-30A的最佳工作阻抗，并基于該阻抗值完成了電路的匹配設計。文中首先給出了X波段GaN功放的整體設計方案，其次詳細介紹了負載牽引測試系統和測量過程中的關鍵技術，最后介紹了單級電路的設計要點。功放在8.0 GHz連續波情況下，輸出30.77 W功率，功率附加效率超過30%，7.9～8.1 GHz范圍內增益平坦度小于0.5 dB。

GaN功放；負載牽引；TRL校準件；偏置電路

在衛星對地數傳中，隨著軌道高度和數傳碼速率在不斷的提高，因而作為數傳發射機中的關鍵部分，功放的輸出功率和工作帶寬也要隨之提高。由于固態功率放大器相對行波管具有體積小、供電簡單及成本低等諸多優勢，因此在航天型號中得到了廣泛應用。目前，X波段星載固態砷化鎵放大器無法同時實現高輸出功率和高效率，因此行波管放大器（TWTA）仍是大功率放大器的首選。近年來，氮化鎵（GaN）放大器技術取得了較大發展[1]。GaN放大管相對GaAs放大管具有高擊穿電壓、高載流子密度、高飽和速率和良好的SiC襯底熱導率等特點合于大功率、高頻率以及高溫應用場合，在航天應用領域有著非常明顯的優勢。因此，基于GaN晶體管的高功率星載功率放大器技術引起了國內外航天科研人員的廣泛的關注，相關研究旨在實現采用GaN功率放大器替代TWTA。……