20-1000MHz 100W GaN宽带功率放大器研制

匹配，研制了工作于 20~1 000 MHz 的功率放大器。通过建立和优化 TLT 模型，拓展频率低端，最终
测试结果表明，在整个带宽内，输出功率≥107 W，增益≥11.3 dB，功率附加效率≥34.5%，成功将此
功率量级的宽带功率放大器工作倍频层由 3 拓展到 5 以上。此功率放大器适用于同时要求宽带宽
Abstract: As the working bandwidth of communication， electronic warfare and test equipment increases，the bandwidth requirements of the corresponding power amplifiers are also increasing. The GaN HEMT based on the third- generation semiconductor material，has the characteristics of broadband operating，which has the potential to meet the demands of new applications. Using the transmission line transformer（TLT）with ferrite core to match GaN HEMT，designed a broadband power amplifier working in the 20 MHz to 1 000 MHz band. The model of TLT with ferrite core is established，and its parameters are optimized by simulation，which expands the low frequency of the power amplifier. The test results show that in the entire bandwidth， the output power≥107 W， gain≥11.3 dB， power additional efficiency≥34.5% . Successfully expand operation octave from 3 to above 5. This power amplifier is suitable for EMC testing，electronic warfare，broadband communication and other systems with wide bandwidth and high-power requirements. Key words: power amplifier；broadband impedance march；GaN HEMT；transmission line transformer；
第 26 卷 第 3 期 Vol.26 No.3
电子设计工程 Electronic Design Engineering
2018 年 2 月 Feb. 2018
20~1 000 MHz 100 W GaN 宽带功率放大器研制
侯 钧 1，方建新 1，黄 亮 1，蒋 超 2
（1.成都四威功率电子科技有限公司 四川 成都 611730；2.西南电子设备研究所 四川 成都 610036）
收稿日期：2017-06-18 稿件编号：201706117
TLT 具有宽的带宽、低的损耗、高的功率容量等
作者简介：侯 钧（1983—），男，重庆人，硕士研究生，工程师。研究方向：射频微波功率放大器。
摘 要 ：随 着 通 信 、对 抗 和 测 试 设 备 的 工 作 带 宽 逐 渐 增 加 ，对 相 应 功 率 放 大 器 的 带 宽 要 求 也 越 来 越
宽，而基于第三代半导体材料的 GaN HEMT 具备宽工作频带的特性，有满足新需求的潜力。运用
传输线变压器（Transmission Line Transformer，TLT）加载铁氧体磁芯的技术对 GaN HEMT 进行宽带
和高功率的系统中，如 EMC 测试、电子对抗和宽带通讯等。
关键词：功率放大器；宽带匹配；GaN HEMT；传输线变压器；铁氧体磁芯
中图分类号：TN722.75
文献标识码：A
wenku.baidu.com
文章编号：1674-6236（2018）03-0111-05
100 W broadband GaN power amplifier design over 20 MHz to 1 000 MHz bandwidth
HOU Jun1，FANG Jian⁃xin1，HUANG Liang1，JIANG Chao2 （1. Chengdu SWIEE Power Electronics Technology Co.，Ltd.，Chengdu 611730，China；2. Southwest
China Research Institute of Electronic Equipment，Chengdu 610036，China）
line transformer，TLT）也不能达到需要的带宽[5-8]，因 此，解决 20~1 000 MHz 频段宽带功率放大器的研制 问题具有重要的应用价值。
受 制 于 Bode-Fano 准 则 ，在 如 此 宽 的 频 段 内 进 行 匹 配会面临极大挑战。微带线和电容电感相结合的方
1 TLT 及磁芯的应用
ferrite core
功率放大器是通信系统发射链路中的重要组成 式适用于高频 ，若 [1-3] 需兼顾低频，输出功率往往难以
部分。目前很多军、民用电台，广播电视等发射系统 大 于 10 W[4]。 单 纯 运 用 传 输 线 变 压 器（transmission
都工作在 20~1 000 MHz 频段。随着宽带通信、干扰 和 测 试 系 统 的 发 展 ，对 能 覆 盖 整 个 频 段 的 功 率 放 大 器需求非常迫切。20~1 000 MHz 有近 6 个倍频层，