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微波收发前端组件作为无线系统的重要模块,广泛应用于雷达,通信等系统中。而功率放大器作为发射链路的末级核心器件,对整个无线系统的作用距离起着至关重要的作用。氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN High Electron Mobility Transistor,GaN HEMT)作为第三代半导体技术的代表,由于其较高的截止频率和高功率密度,被越来越多地应用于高频高功率器件设计。目前,4英寸氮化镓工艺已趋于成熟,但6英寸工艺仍处在研发和完善阶段。本文基于成都海威华芯6英寸、栅长0.25?m的SiC基GaN工艺——Hiwafer NPA25,开展了高功率放大器芯片研究,主要工作如下:1.针对宽带功率放大器设计中晶体管增益滚降特性带来的增益平坦度较差的问题,本文通过在级间匹配网络中采用正斜率设计的方法,抵消了晶体管增益滚降造成的影响,制作了一款2-6GHz超宽带高功率放大器芯片,实测结果表明,该功率放大器在2.3-6.4GHz频带范围内,输出功率>43dBm,功率增益>26dB,功率附加效率>29.3%,小信号增益>30dB,输入回波损耗优于4.9dB。进一步的,针对该芯片面积较大、输入回波损耗差的缺点,本文研究了芯片小型化以及改善输入回波损耗的技术方法。通过在输入级与第一级级间匹配网络中使用电容电感等集总元件,使芯片面积从5.8*4.2mm~2减小为5.3*4.2mm~2,面积缩小~9%;通过在输入级采用有耗元件,将输入回波损耗改善了5dB以上。大信号条件下测试结果表明,在2.3-6.4GHz频率范围内,该芯片输出功率大于43dBm,功率附加效率大于25.9%,功率增益大于27dB。最后本文对芯片整体频偏300MHz进行了分析和讨论。2.针对目前国产6英寸、栅长0.25?m GaN HEMT工艺在Ku频段增益较小,以致难以实现高增益放大器的问题,本文通过采用四级级联放大结构设计了一款20W 15-17GHz高增益功率放大器芯片,其面积为5.1*4.1mm~2。测试结果表明:15.4-17.2GHz频率范围内,芯片输出功率>43.4 dBm,功率增益>18.4dB,功率附加效率>22.2%,并对工作频带高频偏移400MHz进行了分析和讨论。最后,本文针对该芯片研究了末级合成网络各端口间幅度与相位一致性对芯片性能的影响。