固态微波功率器件
半导体消融微波功率源
消融针同轴损耗 功率源实际输出功率 0.6 45.92145234
针杆耗散功率降低 有效功率比提升 66.47% 117.75%
应用总结：
同等功率下，消融效率提升100% 同等消融时间下，微波功率降低50% 针杆损耗降低66%，杆温大幅度下降 真实连续功率，安全可靠
降低杆温，提高手术质量
功率源输出功率 100
功放测试回波 -6.5
微波线缆损耗 1.5 线缆损耗 1.5
消融针同轴损耗 天线实际辐射功率 0.6 25.35169471
针杆耗散功率功率 有效功率比 13.82010713 针杆耗散功率 4.634226907 25.35% 有效功率比 55.20%
天线目标辐射功率 功放测试回波 25.35 -14
实现全频段负载扫描与实时自适应 I2C/RS-485任意可选 200*70*20 （mm）
Comba 固态源原理框图
微波消融射频传输框图
微波固态源 微波电缆 A PA module 微波消融针（天线）
人体组织
消融区
正向功率传输 反向功率传输
微波电缆损耗 微波电缆损耗
微波消融针电缆损耗 微波消融针电缆损耗
Signal Source &Controller A
Synthesizer VCO
Comba完成了ISM常用频段433/915/2450 MHz 功率 等级50W/250W/500W的功率源系列，可应用于家用 微波加热、工业加热、微波医学等多领域 产品典型指标
产品型号 工作频率 额定功率
反射功率增大，有 效功率降低
提高输出功率
输出负载失配后造 成的恶化循环
近针杆处组 织碳化严重
微波消融针针杆 温度提升
GaAs(InP) HBT的优劣势
GaAs(InP) HBT的优势与劣势2009-10-12 15:02HBT、HEMT是微波毫米波领域中非常重要的高速固态器件，其中HBT由于具有功率密度和增益高、相位噪声低、线性度好、单电源工作、芯片面积小和价格性能比低等特点，已经逐步发展为MMIC 领域中一个非常有竞争力的技术。
目前，HBT已被广泛应用于高速光通信系统，如光调制驱动电路、时钟提取、数据恢复、MUX/DEMUX 和光接收机电路。
HBT与HEMT比较，具有以下几个方面的优势：（1）HBT是一种电流方向垂直于器件表面的双极型器件，器件速度由外延层的厚度和掺杂水平决定。
目前采用先进的外延生长技术（MBE和MOCVD）能够生长单原子层精度的高质量外延层，应用能带工程与杂质工程优化异质结界面处非平衡载流子的输运特性，从而使HBT具有微波毫米波的频率特性。
由于HBT的横向尺寸对速度的影响相对较小，并且可以通过合理的器件结构来优化，所以HBT 对光刻的要求比较低，其特征尺寸通常为1~3um。
HEMT的电流方向平行于器件表面，栅长决定器件的速度，要缩短横向传输时间就必须采用先进的光刻工艺来减小栅长，HEMT要实现与HBT同等的频率，栅长通常为0.1~0.5um，这要求采用电子束光刻技术。
（2）HBT是双极型器件，输出电流与输入电压呈指数关系，并且电流密度较高，导致高跨导Gm(20~100)。
而HEMT与MESFET的输出电流与输入电压呈线性关系，跨导Gm通常只有HBT的十分之一左右。
高的跨导可以在小的输入电压摆幅和低的输出阻抗时，实现对负载电容的快速充电，这对于采用射极跟随器作为缓冲级的驱动电路是非常重要的，它可以提高电路驱动能力。
并且高增益允许在电路中采用负反馈形式，通过牺牲一部分增益来拓展带宽，从而提高电路的高频性能。
（3）HBT的器件匹配性能非常好。
HBT的开启电压Vbe由外延层的禁带宽度决定，与工艺过程无关，其偏差仅为几个毫伏(3mV左右)。
L波段3kW固态功率放大组件
212. 2 模块输出功率计算 四个单元放大器之间
的功率合成是通过功率分配 合成器来实现的电压
矢量合成, 即:
P∑ =
1 4
4
∑ P 1 + i= 2
2
P i co sΗi +
图 3 功分器功率传输特性 F ig. 3 Pow er tran sm ission of divider
4
2
∑ P i sinΗi
关键词: 固态功放; 模块化; 功率增益均衡 中图分类号: TN 95713 文献标识码: A 文章编号: 100023819 (2008) 012081206
3 kW L -band Sol id Sta te Power Am pl if ier M odule
W AN G X in GAO Yu liang
(3 P 1 sin Ηim ax) 2 ] Γ
变差, 造成输出功率合成损失过大。 因此, 为了防止 出现过大的合成损耗和由于负载牵引效应而使放大
=
5P 1 +
3P 1co sΗim ax 2
Γ
(3)
器工作在高失配状态, 功放组件输出端必须接入一 所以, 功率合成损失最大值为,
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850 W 功放是功放组件设计中的关键, 其原理 框图如图 2 所示。模块采取1 推4 合成方式, 为了提 高模块间合成效率, 在每个功放模块前插入移相器 以调整输出信号的相位一致性。
本功放组件的最大优点是使用了同一型号的功
212 850 W 高功率放大模块设计
ganhemt器件建模与高效率功率放大器研究
摘要微波功率放大器是无线通信系统的核心器件，随着通信系统的小型化、可靠性等需求进一步提高，高效率功率放大器成为新一代无线通信系统的瓶颈。
近年来，氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）以高频、高功率、高效率、耐高温等优势，成为国内外固态功率器件研究的热点。
大信号器件模型是电路优化设计的前提，在优化器件结构、提高功率放大器电路性能等方面具有重要意义。
因此，本文从模型出发，针对高效率功率放大器设计理论与方法进行了研究，主要内容包括：（1）Pi型网络E类功率放大器的理论研究。
针对微波晶体管输出寄生电感，导致传统E类功率放大器工作频率、带宽受限等问题，提出了pi型网络E类功率放大器拓扑。
推导出了该拓扑电流电压的解析表达式，给出了在最大负载、最大工作频率、并联谐振、二次谐波并联谐振等特殊情况下的波形，计算出了在宽带范围内的电流电压最大值和输出功率能力，并给出了pi型网络E类功率放大器负载网络的归一化元件值解析公式。
结果表明，pi型网络E类功率放大器相比传统拓扑结构具有设计灵活、输出功率能力高等优势，为提高功率放大器性能提供了参考。
（2）宽带pi型网络E类功率放大器研究。
针对pi型网络E类功率放大器设计理论与方法，研究了晶体管输出寄生串联电感对负载电阻、串联电抗、最大工作频率、负载电流初始相位的影响。
分析结果表明，优化输出串联电感值可以增加负载网络的带宽。
进一步分析了输出串联电感对负载网络的电导、电纳、负载的相位的变化规律，利用自建的微波GaN HEMT大信号等效电路模型，设计制作了S波段 pi型网络E类功率放大器，在2.5~3.5GHz(33.3%相对带宽)下，漏极效率为60%~69%，输出功率大于35.2dBm，拓宽了工作频率，且在高频宽带下，实现了高效率功放。
（3）宽带pi型网络EF3类功率放大器研究。
为进一步提高效率，在pi型网络E类功率放大器具有宽带特性的基础上，基于EF类功率放大器的原理，提出了一种pi型网络EF3类功率放大器。
SSPA 、TWTA与KPA的区别
SSPA 、TWTA与KPA的介绍功率晶体管最早可以追溯到上个世纪六十年代，那时功率晶体管使用工作频段就扩展到微波领域，与此同时，由微波集成的电路也开始到了试用的阶段，这样便产生了微波SSPA固态功率放大器。
但微波固态功率放大器的大放异彩，应该归功于相继出现的砷化镓场效应晶体管（GaAsFET）。
由场效应晶体管组成低噪声放大器不但在低噪声技术中成为遥遥领先的器件，而且由其组成的固态功率放大器（SSPA）工作原理，在微波领域中成为举足轻重的放大器件。
随着时间的推移，场效应晶体管技术日渐完善，频率范围越来越宽，输出功率越来越大，尤其是高功率的内匹配场效应管在3.7~8.5GHz频率范围内，可输出20W功率，在9~15GHz时，有10W输出，在21GHz时也有有1W输出。
若运用微波功率合成等技术，则在Ku波段可获得数十瓦功率。
此外，尚有许多特殊用途的场效应管，如某公司专门生产一种供数字微波接力通信用的场效应管，具有高线性增益和低内调的特性，还有一种用于L S 波段雷达系统的静电感应双极晶体管。
功率加大，品种繁多，是的微波固态功率放大器的用途越来越广泛。
SSPA固态功率放大器的最初的应用阶段，是从卫星通信的需求开始。
卫星通信具有多址联接和很强的分配能力，能客服地理的间隔，获得宽广的覆盖面积，对业务量和网络结构的变化具有灵活性，近几年来已获得很大的发展，在一定程度上，对固态功率放大器除运用于卫星转发器外，还在卫星通信地球站上行线中作前置放大器使用，以推动数百瓦的行波管放大器（TWTA）或1KW和3KW速调管高功率放大器。
近期，随着甚小口径终端（VSAT）卫星系统的飞速发展，对固态功率放大器的需求更为广泛和严格。
为了VSAT系统的需求，固态功率放大器需有10~20W以致更大的输出功率。
值得一提的是，上海墨石代理SSPA固态功率放大器在微波中继通信中的使用，远远超出了其他领域。
微波中继通信是我国一种较早的通信方式，由于具有宽广的频带，单个波道能容纳数千条话路，有很强的抗干扰能力，通信质量较高。
微波高功率固态放大器技术综述
师，２０１６ 年国家杰出青年科学基金获得者，主
要研 究 方 向 为 毫 米 波 集 成 电 路 与 系 统．
ｍａｋａｉｘｕｅ＠ ｕｅｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ
１ 新加坡科技与设计大学，新加坡，４８７３７２
２ 电子科技大学 物理电子学院，成都，６１００５４
当前砷化镓工艺包含两大类器件工艺：赝调制掺杂异质结场效
造工艺，而每种工艺对功率放大器有着不同的特点或优势． 对于工作
频率不高于 １００ ＧＨｚ 的芯片而言，砷化镓和氮化镓材料具有功率方面
的优势 ［１⁃２］ ．如果频率作为器件的首要考虑，那么选用磷化铟器件制作
的功率放大器其频率可以高到 ５００ ＧＨｚ 以上 ［３］ ． 当然，对于工业制造
来说，产品的成本也是功率放大器设计以及量产的重要因素，特别是
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Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） ，２０１７，９（１） ：８⁃１４
于实验的低噪声放大器可供参考
［１５］
１ ２ 氮化镓
．
氮化镓器件具有高的电子迁移率和高的击穿电
压，是高效率大功率放大器设计的首选，其工作频带
范围可以从直流到接近 １００ ＧＨｚ．在 ０ １ 和 ０ １５ μｍ
特征栅长的器件问世后，多个工作频率超过 ７０ ＧＨｚ
击穿电压低，并且晶体管的电流耐受能力不高，其最
ＴＧＡ４７０６⁃ＦＣ 芯片可在 ７６ ～ ８３ ＧＨｚ 的频率范围提供超过 １５ ｄＢ 的增
Ku波段宽带固态功率放大器
Ku波段宽带固态功率放大器蔡昱;冯鹤;曹海勇【摘要】近年来,随着科学技术的发展,功率合成技术发展迅猛,多种合成方案被提出来,有微带线合成、波导腔合成、辐射线合成等等,但都有各自的优势和不足.文章介绍了一种Ku波段宽带固态功率合成放大器的工程实现.固放采用多芯片多级合成,根据工程应用的实际要求,每级合成采用了不同的合成方式.文章所研究合成功率放大器的基本单元模块由两个功率芯片通过Lange桥合成,在装入壳体合成之前单独调试,确保功率和相位基本一致后再用波导合成器进行功率合成.最后通过8路E面波导功分器将9W模块的功率合成在Ku波段宽带范围内大于60W的功率输出,测试数据和模拟数据基本吻合.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2011(011)002【总页数】4页(P30-33)【关键词】固态功率放大器;Lange桥;MMIC;波导功分器【作者】蔡昱;冯鹤;曹海勇【作者单位】南京电子器件研究所微波与毫米波专用模块电路研发部,南京,210016;南京电子器件研究所微波与毫米波专用模块电路研发部,南京,210016;南京电子器件研究所微波与毫米波专用模块电路研发部,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】TN72在上个世纪40～50年代随着真空电子管技术的巨大进步，可在微波和毫米波频段获得大功率的微波电子管在军事和通信领域获得了广泛的应用。
但是在低噪声接收方面，电子管领域却始终找不到突破口，这主要与热电子流的随机起伏大、难于有效控制有关。
固态微波器件与电真空器件相比具有较小体积和重量、较低的工作电压、较长的使用寿命等特点，而且通常没有真空度和磁场的要求。
随着半导体材料和制造工艺的进步，人们在固态微波功率器件领域取得了突飞猛进的进展，在小功率范围全部取代了电真空器件，但是在大功率领域固态微波器件与电真空器件相比输出功率小3～4 个数量级，这使得固态微波功率器件在大功率领域的使用受到了限制，而固态功率合成技术可以使固态发射机的功率提高2～3 个数量级。
第5章 微波元件
螺钉是低功率微波装置中普遍采用的调谐和匹配元件 , 它 是在波导宽边中央插入可调螺钉作为调配元件, 如图 5 - 7 所示。 螺钉深度的不同等效为不同的电抗元件, 使用时为了避免波导 短路击穿, 螺钉都设计成容性, 即螺钉旋入波导中的深度应小于 3b/4(b为波导窄边尺寸)。 由第1章的支节调配原理可知：多个 相距一定距离的螺钉可构成螺钉阻抗调配器, 不同的是这里支 节用容性螺钉来代替。
波导连接头除了法兰接头之外, 还有各种扭转和弯曲元件 (如图 5 - 4 所示)以满足不同的需要。当需要改变电磁波的极 化方向而不改变其传输方向时，用波导扭转元件; 当需要改变 电磁波的方向时，可用波导弯曲。波导弯曲可分为E面弯曲和 H面弯曲。 为了使反射最小, 扭转长度应为(2n+1)λg/4, E面波 导弯曲的曲率半径应满足R≥1.5b, H面弯曲的曲率半径应满足 R≥1.5a。
(b) 所示 , 它们的有效短路面不在活塞和系统内壁直接接触处 ,
而向波源方向移动λg/2的距离。
第5章 微波元器件
这种结构是由两段不同等效特性阻抗的 λg/4 变换段构成 , 其工作原理可用如图 5 - 1(c)所示的等效电路来表示, 其中cd段
相当于λg/4终端短路的传输线 , bc 段相当于λg/4终端开路的传
第5章 微波元器件
第5章 微波元器件
5.1 连接匹配元件 5.2 功率分配元器件 5.3 微波谐振器件
5.4 微波铁氧体器件Leabharlann 返回主目录第5章 微波元器件
第5章 微波元器件
无论在哪个频段工作的电子设备, 都需要各种功能的元器件, 既有如电容、电感、电阻、滤波器、分配器、谐振回路等无源 元器件, 以实现信号匹配、 分配、 滤波等; 又有晶体管等有源
全固态发射机末级功放管及其应用论述
全固态发射机末级功放管及其应用论述作者：***来源：《卫星电视与宽带多媒体》2021年第12期【摘要】本文简要论述了全固态发射机末级功放管结构、分类、性能以及实际中的应用，了解掌握功放管的存放测量和更换方法，减少末机功率放大器故障率，进一步提高全固态发射机的维护水平。
【关键词】场效应晶体管;功放管;多赫蒂功率放大器;静电感应电压中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.12.014随着高频大功率场效应晶体管研发制造技术的不断进步和广泛应用，广播电视发射机生产厂家开发研制出了各种功率等级的全固态发射机。
以其效能高、工作电压低、性能稳定、故障率低、体积小、运维费用低、维护省时方便的特点得到了广泛的使用。
在日常的使用维护中，全固态发射机末级功率放大器是发射机的核心部件，以其自身特性，相对故障多，维修量大，而末级功率放大管即高频大功率场效应晶体管是功率放大器的关键核心器件，是故障的多发部位，对其熟悉掌握，有利于发射机的使用和维护。
1. 场效应晶体管结构、分类和性能场效应晶体管按其构造分为结型场效应晶体管（JFET）和绝缘栅型场效应晶体管（IGFET），按沟道材料分可分为N沟道型和P沟道型。
从导电方式来分，又可分为耗尽型和增强型。
全固态发射机功率放大器所用的都是绝缘栅增强型N沟道场效应晶体管。
绝缘栅型场效应管是指金属-氧化物-半导体场效应晶体管MOSEFT，即MOS管，其从制造工艺和不同应用上又可分成普通CMOS管、UMOS管、TMOS管、VMOS管、DMOS管、LDMOS管等系列，在广播电视发射机功放中主要应用的是早期的大功率垂直扩散VMOSFET 管和新型超耐用型更适合数字发射机末级功放使用的横向扩散LDMOSFET管，都是根据实际应用由普通MOS管发展变化的改进型。
这是绝缘栅增强型N沟道场效应管结构图和电路符号如图1：VMOSFET场效应管全称是垂直扩散型金属氧化物场效应晶体管，金属栅极采用V型槽结构，简称VMOS管或功率场效应管，普通MOSFET场效应管的栅极、漏极和源极大致处于同一水平面的基板芯片上，其工作电流是按水平方向流动的。
氮化镓微波功率器件
氮化镓微波功率器件
氮化镓微波功率器件是一种利用氮化镓材料制作的微波功率放大器或开关器件。
氮化镓具有优异的热稳定性、高电子迁移率和较大的饱和漂移速度，使其成为高功率、高频率微波电子器件的理想材料。
氮化镓微波功率器件可以用于各种微波应用，如通信、雷达、无线电、广播和卫星通信等领域。
它具有高功率和高频率操作的能力，能够提供更大的输出功率和较高的工作频率。
此外，氮化镓材料还具有较低的损耗和较高的工作温度能力，因此能够在各种苛刻的环境条件下工作。
一种常见的氮化镓微波功率器件是氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）。
HEMT是一种由氮化镓材料构成的场效应晶体管结构，其中氮化镓层用作电子传输通道。
HEMT具有较高的电子迁移率和较低的电子散射率，使其能够实现高功率和高频率的操作。
另一种氮化镓微波功率器件是氮化镓双极晶体管（HBT）。
HBT是一种具有双极结构的晶体管，其中氮化镓材料用于制作基区和集电区。
HBT具有高电流增益和较低的饱和漂移速度，因此适用于需要高电流增益和中等功率输出的应用。
除了HEMT和HBT之外，氮化镓还可用于制作其他类型的微波功率器件，如氮化镓基片上的谐振器、磷化铟/氮化镓混合集成电路等。
总之，氮化镓微波功率器件由于其优异的性能和能力，在微波
和射频领域具有广泛的应用前景。
它们可以提供更高的功率和更高的工作频率，同时具有较低的损耗和较高的工作温度能力，有助于推动微波和射频技术的发展和应用。
微波器件的分类_微波器件的应用介绍
微波器件的分类_微波器件的应用介绍
什么是微波器件是指工作在微波波段（频率为300～300000兆赫）的器件，称为微波器件。
微波器件按其功能可分为微波振荡器（微波源）、功率放大器、混频器、检波器、微波天线、微波传输线等。
通过电路设计，可将这些器件组合成各种有特定功能的微波电路，例如，利用这些器件组装成发射机、接收机、天线系统、显示器等，用于雷达、电子战系统和通信系统等电子装备。
微波器件的分类微波器件按其工作原理和所用材料、工艺不同，又可分为微波电真空器件、微波半导体器件、微波集成电路（固态器件）和微波功率模块。
微波电真空器件包括速调管、行波管、磁控管、返波管、回旋管、虚阴极振荡器等，利用电子在真空中运动及与外围电路相互作用产生振荡、放大、混频等各种功能。
微波半导体器件包括微波晶体管和微波二极管，具有体积小、重量轻、可*性好、耗电省等优点，但在高频、大功率情况下，不能完全取代电真空器件。
微波集成电路是将具有微波功能的电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体材料芯片上，形成功能块，在固态相控阵雷达、电子对抗设备、导弹电子设备、微波通信系统和超高速计算机中，有着广阔的应用前景。
微波器件的作用1．终端负载元件：为一端口互易元件，主要包括短路负载、匹配负载和失配负载
1）短路负载，要求：
（1）保证接触处的损耗小，
（2）当活塞移动时，接触损耗变化小；
（3）大功率时，活塞与波导壁间不应产生打火现象。
可用作调配器，纯电抗元件
结构方式：接触式、扼流式（金属片）
2）匹配负载。
高功率微波工作原理
高功率微波工作原理
高功率微波（HPM）的工作原理是利用微波的高频率和高功率来实现高效
的能量传输。
微波是一种电磁波，其频率范围在300MHz到300GHz之间。
高功率微波技术利用微波的高频率和高功率，通过天线、波导、微带线等传输介质将微波能量传输到目标位置。
高功率微波源是高功率微波技术的核心部件，其工作原理是通过电子束、固态器件或者激光等方式产生微波信号，并通过毫米波电路进行放大和辐射。
其中，电子束器件例如磁控管和行波管常用于大功率雷达等应用；而固态器件如晶体管和半导体器件则适用于通信、生物医学以及材料加工等领域。
高功率微波源的关键技术主要包括频率稳定性、功率调节、脉冲输出等方面。
频率稳定性要求源的输出频率在稳定范围内保持一致，以确保可靠的通信和检测；功率调节则能够根据实际需求进行动态调整，提高系统的灵活性；而脉冲输出技术则使得高功率微波源在雷达、电子战等领域发挥重要作用。
高功率微波源在多个领域有着广泛的应用。
在通信领域，高功率微波源可用于卫星通信和宽带无线网络传输，为实现高速、稳定的数据通讯提供支持。
在材料加工行业，高功率微波源的大功率辐射能力可用于快速加热、焊接和
表面处理等工艺。
此外，高功率微波源还在生物医学、环境监测和安全检测等领域发挥着独特作用。
X／Ku波段宽带GaN微波固态功放技术研究
X／Ku波段宽带GaN微波固态功放技术研究摘要X/Ku波段宽带GaN微波固态功放技术具有热导率高、禁带宽度大、临界击穿电场高的优势，在宽带大功率器件的应用上具有很好的发展前景。
而且相对其他功放，X/Ku波段宽带GaN微波固态功放技术的效率和线性度更高。
在采用馈电网路ode补偿微带线减少寄生参数影响的前提下，实现大功率输出和器件的小型化上，通过内匹配功率放大器的合成，形成了附加功率较大的工艺，满足了功放整体尺寸小型化的要求。
关键词X/Ku波段宽带；GaN；微波固态功放技术GaN材料体系化学性质非常稳定，耐腐蚀、耐辐射，其电学性质具有耐高压、电子迁移率高、离化系数大等优点，在功率器件、电力电子器件、雪崩型探测器中也有非常重要的应用。
目前采用功率合成技术的固态功率放大器，广泛应用在微波发射系统上，经过功率合成，在全频段上可达到数百瓦的功率输出。
随着GaN器件的成熟，GaN功率器件在工程上已经全面展开了功率合成技术的应用，GaN器件作为第三代半导体器件的主要代表，具有高饱和电子漂移的速度，能够耐受高击穿电场强度，在高功率、高频率领域具有极高的应用前景。
1 合成功放效率在本文中，我们采用多芯片合成的方式，在RFin输入射频信号，经过驱动放大器，经过分路器的分成，N路信号进入了单片，经过功率放大后采用合路器进行了功率合成。
以GaN功率单片的增益计算，输入功率小于输出信号功率的，栅电压小于功放的楼电压需要的功率，在进行多路功率合成的时候，一般为了保证相位、功率和效率的一致，要考虑同批次的芯片效率的一致性，尽可能使用同批次的芯片[1]。
提高固态功效的效率，需要提高芯片本身的功率合成器的功率，采用GaN 功率器件，能够有效提高芯片本身的功率，功率合成器的效率也有效提高了。
2 空间功率合成结构设计采用合成的空间结构设计，结构的功率合成密度为当前常用的双探针合成方式的数倍制作，该空间合成结构的仿真模型，通过对现有的双探针进行结构的扩展，实现了探针的合成结构，在波导没有出现变化的前提下，将探针的数量翻倍。
微波功率放大器发展探讨
微波功率放大器发展探讨摘要：微波功率放大器主要分为真空和固态两种形式。
本文将对两种器件以及它们竞争与融合的产物——微波功率模块（MPM）的发展情况作一介绍与分析。
关键词：微波功率放大器；发展0引言微波功率放大器主要分为真空和固态两种形式。
基于真空器件的功率放大器，曾在军事装备的发展史上扮演过重要角色，而且由于其功率与效率的优势，现在仍广泛应用于雷达、通信、电子对抗等领域。
后随着GaAs晶体管的问世，固态器件开始在低频段替代真空管，尤其是随着GaN，SiC等新材料的应用，固态器件的竞争力已大幅提高。
1 真空放大器件研究与应用现状跟固态器件相比，真空器件的主要优点是工作频率高、频带宽、功率大、效率高，主要缺点是体积和质量均较大。
真空器件主要包括行波管、磁控管和速调管，它们具有各自的优势，应用于不同的领域。
其中，行波管主要优势为频带宽，速调管主要优势为功率大，磁控管主要优势为效率高。
行波管应用最为广泛，因此本文主要以行波管为例介绍真空器件。
随着技术的不断进步，现阶段行波管主要呈现以下特点。
一是高频率、宽带、高效率的特点，可有效减小系统的体积、重量、功耗和热耗，在星载、弹载、机载等平台上适应性更强，从而在军事应用上优势突出。
二是耐高温特性，使行波管的功率和相位随着温度的变化波动微小，对系统的环境控制要求大大降低。
三是抗强电磁干扰和攻击特性，使其在高功率微波武器和微波弹的对抗中显示出坚实的生存能力。
四是寿命大幅提高，统计研究显示，大功率行波管使用寿命普遍大于5 000 h，中小功率产品寿命大于10 000 h，达到武器全寿命周期。
1.1 行波管有源组阵技术国外近几年主要在更高频段发展一系列的小型化行波管，频段覆盖X，Ku，K，Ka，140 GHz等，并不断在新技术上获得突破。
国内经过近10多年的努力，行波管在保持大功率和高效率的前提下，体积减小了1个数量级，为有源组阵技术奠定了良好的基础。
行波管有源组阵的形式分为单元放大式和子阵放大式两种。
C波段固态功率放大器的分析与讨论
C波段固态功率放大器的分析与讨论摘要：c波段固态功率放大器的优点有：长寿命、低工作电压、故障软化等等。
基于此，越来越多的真空管被固态管取代。
因为c 波段全固态发射机的发展一直受到单管功率不足和居高不下的成本影响，所以相对于其他波段的固态功率放大器而言技术并不成熟。
文章研究的c波段全固态放大器是全固态发射机的基础。
文章将匹配电路用阻抗法的设计思想进行讨论。
然后，将阐述c波段固态放大器的设计和实验方法。
电视广播技术所应用到的偏置电路和脉冲调制电源以及控制保护电路等等是文章阐述和说明的内容，通过介绍上述电路，简单的了解和分析c波段固态功率放大器的基本特征与性质。
关键词：c波段；固态功率放大器；控制保护电路引言c波段固态功率放大器与微波功率器件的发展一直密切相关，新的微波功率器件的更新换代不断地带动雷达发射机技术逐渐成熟。
全固态发射机常用的微波功率晶体管主要包括两个方面：一类为硅微波双极晶体管，工作频率为s波段到短波波段，单管百瓦级功率，窄脉冲器件可达千瓦级。
另一种场效应晶体管（fet）。
1 功率放大器的工作类型与电路形式雷达在第二次世界大战之前就已经出现了，雷达发射机用标准的射频发射信号维持雷达系统的正常运转。
通过低频交流信号和射频信号的不断转换，雷达射频信号经馈线系统传输到输出端（即雷达天线部分），并在外接空间内继续传播，从而达到空间扫描的目的。
现代通讯雷达通过制定标准的通讯协议，即可在空间中实现信息交换。
雷达分自激振荡和主振放大两种不同的射频信号发射方式。
同时有电真空器件发射机和全固态发射机两种产生大功率射频能量的器件。
众所周知，放大器的主要性能决定放大器的工作类型。
放大器的工作点选择尤为重要，处在不同位置的工作点会决定放大器不同的工作状态。
分别为a、b、c三类。
a类：c波段固态功率放大器的工作特点是信号的导通贯彻整个周期始终，输出和输入信号保持线性关系[1]。
a类工作状态在零输入响应时，功耗仍然存在。
微波固态功率放大器的研制
Key Words ： Microwave solid-state power amplifier ,push-pull power amplifier, Lateral Diffuse MOS FET, pulsed output power
II
杭州电子科技大学 学位论文原创性声明和使用授权说明
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杭州电子科技大学硕士学位论文
1 绪论
1.1 课题背景与研究意义
本论文研究工作是为中国电子科技集团公司第五十研究所研制微波固态大 功率放大器，目的是为某脉冲式谐波雷达项目提供大的脉冲功率输出， 由于以 前没有像这么大功率输出的功率放大器的设计经历和经验，再加上项目时间紧 迫，因此论文的工作量很大，且时间也很紧迫。诸如这些原因，我首先查阅了国 内外关于固态雷达发射机的相关书籍[1][2]，同时也检索了 IEEE 等上面的关于大 功率放大器的几十篇相关文献，对固态雷达发射机的工作原理、设计方法以及关 键问题等有了一个总体的把握和理解， 特别对于大功率的固态功率放大器有了一 个比较深刻的理解，这为论文的研究做了有利的铺垫。 本课题要求实现比较大的脉冲输出功率， 传统的设计大功率放大器是用真空 管来实现，但是用真空管设计有很多的缺点，随着半导体器件的不断发展，用半 导体器件来设计大功率放大器显示出比真空管无比的优越性， 通过比较得到固态 器件的优点
原创性声明
本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过 的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
常用微波技术术语含义
常用微波器件/部件的技术指标及其基本含义一、振荡器概述：近年来，新材料新工艺的进展为微波振荡信号的产生、放大和合成提供了很好的条件。
微波固态振荡电路是通过谐振电路与微波固态器件的相互作用，把直流能量转换为射频能量的装置。
固态振荡器工作电压低、效率高、可靠性高、寿命长、体积小、重量轻，从而在雷达、通讯、电子对抗、仪器和测量等系统中得到广泛的应用。
有人形象比喻微波振荡器是微波系统的“心脏”，可见其在微波系统中的重要地位。
通常把振荡器分为两类：稳频振荡器、自由振荡器（含压控振荡器）等。
稳频振荡器又分为晶体稳频振荡器（晶振、晶振倍频链）、高Q腔稳频振荡器（同轴腔、波导腔、介质）、锁相稳频振荡器（环路锁相、注入锁相、取样锁相、谐波混频锁相）。
同一频率和功率的不同形式的振荡器的成本相差很大，在使用时应该合理选择振荡器的类型。
主要技术指标：1、工作频率范围：指满足各项技术指标的调谐频率范围。
用起止频率或中心频率和相对带宽来表示。
2、频率精确度：振荡器工作频率偏离标称频率的程度。
3、频率稳定度：长期稳定度：指振荡器的老化和元器件的性能变化以及环境条件改变导致的频率的慢变化。
常用一定时间内频率的相对变化来表示。
短期稳定度：与长期稳定度相比，在较小的时间间隔内考察频率源的稳定程度。
常用阿伦方差来表征，以△f/f/μs（或ms）为单位。
4、相位噪声：是短期稳定度的频域表示，它可以看成是各种类型的随机噪声信号对相位的调制作用。
从频域表现来看，频谱不再是一根离散的谱线，而带有一定的宽度。
通常用距离中心频率某频率处单位带宽内噪声能量与中心频率能量的比值来表示，以-dBc/Hz@KHz（或MHz）为单位。
5、杂散抑制：指与输出频率不相干的无用频率成分与载波电平的比值，用dBc表示。
有时也成为杂波抑制。
6、谐波抑制：指与输出频率相干的邻近基波的谐波成分与载波电平的比值，用dBc表示。
7、工作电压：指使振荡器满足各项技术指标时的正常工作电压。
固态 微波源 磁控管
固态微波源磁控管
固态微波源和磁控管都是产生微波能量的装置，它们在不同的应用中有各自的优势。
固态微波源通常使用固态器件，如晶体管、二极管或场效应管等，来产生微波信号。
它们具有较高的频率稳定性、较小的尺寸和较低的功耗。
固态微波源还可以提供更高的频率分辨率和更快速的频率切换能力，适用于需要精确频率控制和快速调谐的应用，如通信系统、测试与测量设备等。
磁控管则是一种真空电子器件，它利用磁场控制电子的运动来产生微波能量。
磁控管具有较高的输出功率和效率，适用于需要高功率微波辐射的应用，如雷达、微波炉、工业加热等。
磁控管还可以在宽频带上工作，并且具有良好的频率稳定性。
选择使用固态微波源还是磁控管取决于具体的应用需求。
对于需要高频率稳定性、精确频率控制和快速调谐的应用，固态微波源可能更适合。
而对于需要高功率微波辐射的应用，磁控管可能是更好的选择。
无论是固态微波源还是磁控管，它们在微波技术领域都发挥着重要的作用，并且随着技术的不断发展，它们的性能和应用领域也在不断扩展和改进。
氮化镓微波功率 器件
氮化镓微波功率器件
氮化镓微波功率器件是一种利用氮化镓半导体材料制造的微波功率放大器或开关等器件。
这些器件在高频率范围内（通常在数GHz 到几十GHz之间）工作，并能够提供高功率输出。
以下是氮化镓微波功率器件的一些详细信息：
材料特性：氮化镓半导体具有优异的电子传输特性，包括高电子迁移率和高饱和漂移速度。
这些特性使得氮化镓在高频率和高功率应用中表现出色。
器件类型：氮化镓微波功率器件包括功率放大器、开关、混频器等。
其中功率放大器是最常见的应用，用于增强微波信号的功率。
而开关则用于控制微波信号的传输路径。
工作频率范围：氮化镓微波功率器件通常在数GHz到几十GHz 的频率范围内工作，适用于各种高频通信和雷达应用。
功率密度：由于氮化镓具有优异的热传导性能和耐高温性，因此氮化镓微波功率器件能够提供较高的功率密度，同时保持较低的工作温度。
功耗和效率：与传统的硅基微波功率器件相比，氮化镓微波功率器件通常具有更低的功耗和更高的效率，这使得它们在一些需要高性能和低能耗的应用中更具优势。
总的来说，氮化镓微波功率器件具有优异的性能特性，广泛应用于通信、雷达、卫星通信和军事等领域，为高频微波系统的性能提升提供了强大支持。
1。
1GHz微波功率MOSFET的研究
析准确, 工艺过程控制较好。 关键词 微波 垂直双扩散 功率 MOS 场效应晶体管 中图分类号: TN38611 文献标识码: A 文章编号: 1003- 353X ( 2000) 1- 22- 03
Study on the 1GHz M icrowave Power MOSFET
Q i B in, L iu Y ingkun, W ang Changhe
图 6 功率增益随频率的变化
图 7 各极电容的测试结果
图 4 器件的 I -V 特性
以上结果显示, 该器件在 1GHz 的频率下可以 达到 10dB 功率增益, 并在输出功率 10W 时保持了 8dB 增益, 寄生电容被控制在较低的水平, 同时器件 有较好电流能力, 器件性能与计算和小信号摸拟结 果符合较好。
( 收稿日期 19991022)
4 结 论
我们通过优化设计材料、 结构和版图参数, 采
24
祁 斌 男, 1992 年毕业于南京大学物理系半导体专业。毕业 后在电子十三所从事微波功率晶体管的研制。 现于该所攻读硕士研 究生。 半导体技术 2000 年 2 月第 25 卷第 1 期
图 4 为器件的 I -V 特性; 图 5 给出 1GHz 下输 出功率随输入功率的变化, 测试条件为: CW f 0 = 1GHz, V DD = 28V, ID Q= 100mA; 图 6 给出功率增益 随频率的变化; 图 7 为各极电容的测试结果, 其中, 输入电容 C ISS= C GS+ C GD ; 输出电容 COSS= CD S+ C GD ; 反馈电容 C RSS= C GD。
1GH z 以下, 如超视距雷达的末级和末前级功放。本
来说是较高的频率, 如何在这一频率下使器件保持 较高的功率增益, 是设计上要解决的关键问题, 因 此我们的设计主要从以下几个方面考虑:
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固态微波功率器件
一、介绍
固态微波功率器件是一种用于微波频段的功率放大器和开关的固态器件。
它具有高功率、高效率、小体积、轻重量和高可靠性的特点，被广泛应用于通信、雷达、无线电频谱监测等领域。
二、工作原理
固态微波功率器件主要由半导体材料制成，常见的有GaN、GaAs等。
它利用半导体材料的特性，在微波频段实现功率放大和开关控制。
三、功率放大器
3.1 类别
固态微波功率放大器可以分为线性放大器和非线性放大器两种。
3.2 线性放大器
线性放大器主要用于要求信号放大后保持原始波形的应用，如通信系统。
它通过控制输入信号的幅度和相位，实现对输出信号的放大。
3.3 非线性放大器
非线性放大器主要用于需要对信号进行调制和调制解调的应用，如雷达系统。
它通过控制输入信号的幅度和相位，实现对输出信号的非线性变换。
四、开关
固态微波功率器件还可以用作微波开关，用于控制微波信号的通断。
开关的速度和功耗是开关性能的重要指标。
五、应用
固态微波功率器件在通信、雷达、无线电频谱监测等领域有着广泛的应用。
5.1 通信系统
固态微波功率器件在通信系统中主要用于信号的放大和调制解调。
5.2 雷达系统
固态微波功率器件在雷达系统中主要用于信号的放大和微波开关控制。
5.3 无线电频谱监测
固态微波功率器件在无线电频谱监测中主要用于信号的放大和频谱分析。
六、未来发展趋势
固态微波功率器件在体积、功率和效率方面还有进一步提升的空间。
未来的发展趋势包括更小尺寸、更高功率、更高效率和更低成本。
七、总结
固态微波功率器件是一种用于微波频段的功率放大器和开关的固态器件。
它具有高功率、高效率、小体积、轻重量和高可靠性的特点。
在通信、雷达、无线电频谱监测等领域有着广泛的应用。
未来，固态微波功率器件还有进一步提升的空间，可以期待更小尺寸、更高功率、更高效率和更低成本的发展。