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随着一体化电子理论的提出和发展,电子一体化系统是未来无线电子系统发展的必然趋势,而超宽带功率放大器是一体化电子系统重要的组成部分,是信号发射的通道。为满足一体化电子系统对射频前端呈现的更高性能要求,超宽带、高增益功率放大器具有重要的研究价值。同时,宽禁带、高频特性的GaN HEMT半导体材料和微波单片集成电路技术发展迅速,被广泛应用于最新的超宽带功率放大器电路研制中。针对超宽带功率放大器带宽设计要求,对比不同宽带放大技术,最终选用分布式放大器结构,并基于OMMIC D01GH Si基GaN HEMT工艺,进行单片电路设计。为解决分布式放大器输出功率和带宽对晶体管栅宽大小的矛盾问题,在栅极串联一耦合电容,在保证输出功率的前提下尽可能增大带宽。为均衡分布式放大器栅极线和漏极线相速,在漏极传输线上串联m衍生节。选择合适晶体管尺寸、最佳偏置条件,分布式放大器最佳级数,采用电容性耦合设计三款超宽带功率放大器芯片。第一款芯片为单管尺寸30μm×4的5级分布式放大器,仿真结果表明,放大器在0.5-18GHz的小信号增益为11dB,输出功率达30dBm;第二款芯片为单管尺寸60μm×2的6级分布式放大器,仿真结果表明在0.5-18GHz上,小信号增益为12dB,输出功率达30dBm,可见仅靠增加晶体管节数并不能显著改善分布式放大器增益,两款芯片尺寸均为3mm×1mm;为解决分布式放大器增益不足问题,采用两个分布式放大器级联结构,单管尺寸分别为15μm×4和60μm×2,仿真结果表明在2-18GHz上,小信号增益高达26dB,输入S11小于-10dB,输出S22小于-7.6dB,饱和输出功率达到30dBm,芯片面积为2.3mm×3mm,该功放芯片频带宽、增益高、尺寸小,达到比较先进水平。基于某电子战项目要求,完成了6-18GHz两级放大功率模块和2-18GHz三级放大功率模块设计,分别实现了33dBm和30dBm的功率输出,测试结果均达到指标要求。