星载功率放大器是卫星通信系统中的一个关键组件,星载功率放大器在功耗、线性度、体积、重量、抗辐照等性能指标均有严格的的要求。与传统星载电真空行波管放大器相比,固态功率放大器具有体积小、动态范围大、功耗低、寿命长等一系列优点。目前,基于砷化镓(Gallium Arsenide)材料的固态功率放大管在航天器的通信系统中广泛使用。基于第三代半导体材料发展的氮化镓(Gallium Nitride)器件相对于Ga As器件,具有更大功率密度、高击穿电压、高电子饱和漂移速度等特点。Ga N器件已开始应用在高效率电子系统中。有应用报道结果表明,基于Ga N器件的星载X波段放大器的效率可达到45%,接近行波管放大器的效率。近几年,一定功率量级的Ga N放大器开始应用在航天器上,部分频段的放大器甚至已经具备替代行波管放大器的可能。针对星载测控数传系统的应用需求,论文开展了S波段Ga N固态功率放大器的研究工作。论文的目的是研发出一个S波段、带宽20MHz、输出功率10W、效率48%的Ga N固态功率放大器。论文共包括五章内容。第一章概括了Ga N放大器器件的特性及相关半导体材料的特性;概述了国、内外有关基于Ga N材料微波器件及固态功率放大器应用的发展现状。第二章阐述了微波固态功率放大器的设计基础,包括微波固态功率放大器的主要性能指标,工作状态的分类,及常用设计方法等。第三章详细叙述了S波段Ga N固态功率放大器的设计过程。功率放大器采用两级放大电路来实现:第一级放大器、第二级放大器。对单管功率放大器的匹配电路、偏置电路和带有温度补偿功能时序加电控制电路进行设计,制作放大器实物。也仿真并制作测试了一种小型化的宽带微带带通滤波器。第四章叙述了星载S波段Ga N微波固态功率放大器的测试结果,并进行了分析和讨论。第五章总结了论文主要工作,概述了后续进一步的研究工作内容。