C波段GaN高功率放大器設(shè)計(jì)

夏永平，李 賀，魏 斌

（中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，江蘇無錫 214072）

1 引言

隨著現(xiàn)代無線通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)固態(tài)大功率放大器的需求也日益增多，性能要求也越來越高，所以發(fā)展更高頻率和更大功率的功率器件成為目前國內(nèi)研究的重點(diǎn)。

微波大功率放大器在第四代移動(dòng)通訊系統(tǒng)（4G）和未來5G系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它的性能指標(biāo)直接影響整個(gè)通信設(shè)備的體積、功耗和通信質(zhì)量。在軍事應(yīng)用中，微波大功率放大器作為戰(zhàn)斗機(jī)/預(yù)警機(jī)/軍艦/航天器等武器電子設(shè)備的核心器件，在國防安全和軍事威懾等方面也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

隨著新材料的不斷研究，GaAs材料制作的功率器件已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用，成為市場(chǎng)的主流器件。由于GaAs材料本身的缺陷，擊穿電壓低，使其無法做到較大功率的輸出，這就需要新一代的材料來突破這個(gè)瓶頸。GaN作為第三代半導(dǎo)體材料，其寬禁帶、高導(dǎo)熱率的材料屬性可以很好地滿足高頻、高溫、高功率、高效率的性能要求[1]，微波功率性能遠(yuǎn)優(yōu)于Si、GaAs等半導(dǎo)體材料，在衛(wèi)星通信、雷達(dá)及導(dǎo)彈等民用和軍用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，是當(dāng)代半導(dǎo)體技術(shù)最重要的發(fā)展前沿之一。隨著GaN HEMT器件工藝的發(fā)展，高頻高功率微波功率放大器已經(jīng)成為軍用雷達(dá)迫切需要的產(chǎn)品。然而，大功率器件的輸入輸出阻抗會(huì)隨著總柵寬的增加而減小，引線和管殼等寄生參量對(duì)性能的影響十分嚴(yán)重，以至于直接采用管殼外的匹配方法匹配困難，且很難得到較大功率的輸出，因而采用管殼內(nèi)匹配使其輸入輸出引腳阻抗均為50 Ω成為業(yè)界公認(rèn)的最好選擇[2～3]。……