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一种v波段高效率5W GaN功率放大器MMIC

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半导体技术 2024年第4期49卷 360-364页

作者：高哲范一萌万悦中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

基于0.13μm SiC基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,设计了一款v波段GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。该功率放大器MMIC采用三级放大拓扑结构以满足增益需求;使用高低阻抗微带传输线进行阻抗匹配,通过威尔金森功分器/合成器完成... 详细信息

基于0.13μm SiC基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,设计了一款v波段GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。该功率放大器MMIC采用三级放大拓扑结构以满足增益需求;使用高低阻抗微带传输线进行阻抗匹配,通过威尔金森功分器/合成器完成功率放大器的末端功率合成;通过对晶体管宽长比的设计与多胞晶体管的合成,实现了功率放大器的高功率稳定工作和高效率输出。经过测试,在59~61 GHz频率范围内,在占空比为20%、脉宽为100μs时,该功率放大器MMIC的饱和输出功率达到37 dBm以上,功率附加效率(PAE)大于21.1%,功率增益大于17 dB;连续波测试条件下输出功率大于36.8 dBm, PAE大于21%。该设计在输出功率和PAE上具有一定的优势。

关键词： v波段功率放大器单片微波集成电路(MMIC) 高效率功率合成

v波段2W高效率GaN功率放大器MMIC的研制

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通讯世界 2024年第6期31卷 10-12页

作者：高茂原中国电子科技集团公司第十三研究所河北石家庄050051

由于氮化镓(GaN)具有高功率密度特性,因此GaN功率放大器在毫米波领域得到快速发展,其性能不断提升。基于此,采用0.13μm GaN工艺,研制了一款v波段高效率的GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC),对0.13μm GaN工艺和器件进行阐述。对功... 详细信息

由于氮化镓(GaN)具有高功率密度特性,因此GaN功率放大器在毫米波领域得到快速发展,其性能不断提升。基于此,采用0.13μm GaN工艺,研制了一款v波段高效率的GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC),对0.13μm GaN工艺和器件进行阐述。对功率放大器设计和制作进行研究,包括功率放大器的架构、电路实现以及功率合成和版图实现,并对功率放大器进行测试和结果分析,包括小信号特性和大信号特性。该功率放大器在40 GHz~75 GHz频段内,其饱和输出功率大于2 W,附加效率大于15%,功率增益大于18 dB,可广泛应用于毫米波雷达和通信领域。

关键词： v波段高功率高效率功率放大器 MMIC

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v波段低损耗波导密封与平面集成电路技术

微波学报 2023年第S1期39卷 135-138页

作者：广阔天王欢赵攀谢启隆中国电子科技集团公司第29研究所成都610036 四川省宽带微波电路高密度集成工程研究中心成都610036

v波段信号经过同轴电缆传输的损耗较大,所以主要通过波导进行传输v波段信号,但由于波导结构无法实现有源器件的集成,要集成有源器件需要转换为微带平面电路,而且v波段的有源器件均为裸芯片,要求波导转换为微带平面电路的结构必须实现气... 详细信息

v波段信号经过同轴电缆传输的损耗较大,所以主要通过波导进行传输v波段信号,但由于波导结构无法实现有源器件的集成,要集成有源器件需要转换为微带平面电路,而且v波段的有源器件均为裸芯片,要求波导转换为微带平面电路的结构必须实现气密,因此,为了实现平面集成,需要低损耗的气密的波导—微带过渡装置来完成,但目前v波段实现平面集成的结构均无法实现低损耗气密。本文提供了一种v波段低损耗波导密封与平面集成电路技术,在满足气密要求的同时,可实现波导到微带平面电路的过渡,且损耗较小。

关键词： v波段低损耗波导密封平面集成电路

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v波段大功率高线性度功放的研究

V波段大功率高线性度功放的研究

作者：贾龙铃西南科技大学

学位级别：硕士

卫星通信系统大容量、高速率的服务需求的不断升级与快速发展,推动着Q/v频段的持续发展。该频段具有高带宽、波束定向性好、干扰源少等特性,所以现在Q/v频段通信有着被广泛应用的前景,无论是在军用领域还是民用领域。本次课题针对v波段... 详细信息

卫星通信系统大容量、高速率的服务需求的不断升级与快速发展,推动着Q/v频段的持续发展。该频段具有高带宽、波束定向性好、干扰源少等特性,所以现在Q/v频段通信有着被广泛应用的前景,无论是在军用领域还是民用领域。本次课题针对v波段功放展开相关的工程应用研究,通过阐述v波段的发展意义及应用前景,说明了v波段功放的重要意义。通过对功放重要指标:工作带宽、饱和功率、线性度、效率的介绍和分析。本论文针对v波段功放的两个重要层面进行阐述。首先着重说明了功放的饱和功率,功放的饱和功率输出取决于功率管的输出功率,功放管的饱和功率是通过多个管芯并联然后通过电路功率合成的方式,如T字节,电桥等方式合成输出一个相对较大的功率。由于功率芯片的输入输出端口阻抗为标准50欧姆,为了方便测试本此设计采用微带波导结构进行转换。于是针对波导-微带结构进行详细介绍,对E面和H面两种结构进行了详细介绍和仿真计算。出于方便和节约实际空间我们需要将两个芯片进行功率合成,本论文采用了一种高隔离度的T字节结构进行功率合成,其端口驻波在-20d B以下,隔离度也在-20d B以下。对于两个功率芯片进行高隔离度功分合成。但是这种T字节的功分合成方式也只适用于小功率的合成。因为波导空间合成方式适用于大功率合成,所以本次采用波导功率合成的方式,经过对比径向功分合成方式和二进制功分合成方式,由于空间二进制合成相对简单,易于加工的优点,成为了本次课题设计的首选。根据输出功率的大小,最终采用二进制方式采用4路合成方式,在47GHz-52GHz可输出47d Bm,也就是50W的峰值功率。然而对于功放自身而言高功率和高线性度是不可兼得的。在实际工程中对于功放的三阶互调一般都是回退3d B到-25d Bc使用,但是经过实测发现该功放回退3d B到44d Bm的时候我们的实测三阶互调为-22d Bc,这显然是不能满足使用需求的。所以为了保证好的线性度,本课题针对该功放设计了一款相应的线性化器,该线性器基于肖特基二极管,对传统的并联式二极管的结构进行了部分改进,将多个二极管使用微带线并联从而达到改善线性度的目的。首先运用ADS仿真软件进行仿真分析,并对其进行实测该线性化器可以改善本功放3d B以上的线性度,从而满足功放三阶互调指标小于-25d Bc的指标,满足功放的通信应用需求。

关键词： v波段饱和功率功分合成 T字节线性化器

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v波段行波管模拟预失真技术研究

V波段行波管模拟预失真技术研究

作者：景影电子科技大学

学位级别：硕士

随着人类社会信息化的快速发展,通信领域对系统工作频段的丰富度要求越来越高,低频通讯已经无法再满足如今日益增长的通信需求,获得高质量通信已成为必然趋势,对毫米波甚至亚毫米波信号资源的拓展应用逐渐受到研究人员的重视。但随着应... 详细信息

随着人类社会信息化的快速发展,通信领域对系统工作频段的丰富度要求越来越高,低频通讯已经无法再满足如今日益增长的通信需求,获得高质量通信已成为必然趋势,对毫米波甚至亚毫米波信号资源的拓展应用逐渐受到研究人员的重视。但随着应用频率的升高,卫星系统线性度对信号传输准确性的影响不容忽视,功率放大器作为系统中的关键器件,是影响通信系统线性度的主要因素。为了改善功率放大器的非线性失真,提高毫米波系统的通信质量,相应的线性化技术的研究意义重大。本文选择在毫米波频段线性化效果良好,且能够使功放保持较高输出功率的模拟预失真线性化技术作为理论支撑,对v波段（59.1-61.1 GHz）行波管功率放大器（TWTA）的线性化模块进行设计研究。第一款预失真器选择肖特基二极管作为核心器件,选用反射式的电路结构进行设计。同时考虑到v波段的工作频率,使用WR15波导作为端口,代替的传统的微带电桥结构。通过测试结果可以看出,设计的预失真器在幅度和相位特性上,有着大于7.8 d B的幅度扩张,和大于28°的相位扩张。在此基础上,为了使设计的预失真器与相应的TWTA有着更好的匹配度,设计了一款v波段TWTA线性化驱动模块。实验表明,在59.1～61.1 GHz频率范围内,输入功率动态范围为30 d B,可以实现增益扩张≥4.7 d B,相位扩张≥45.6°,最大输出功率≥15 d Bm,输入/输出vSWR＜2:1,具有与TWTA进行良好匹配的能力。第二款预失真器增加了预失真器幅度和相位的可调性,在反射式的电路结构上进行改进,选择了两路式电路结构进行设计。考虑到工作频率等因素,设计了一款v波段的波导功率分配器作为输入和输出结构,在功率分配器中心插入了一块加载有薄膜电阻的陶瓷基板有效增加了两输出端口的隔离度。由仿真结果可以看出,这款预失真器可以实现≥7.6 d B的增益扩张和≥55°相位扩张,并且新加入的线性支路可以在基本不影响相位的情况下,单独对幅度进行调节,有效改善了幅度和相位的可调性。

关键词： v波段模拟预失真行波管线性化

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弹载小型化v波段前端设计

弹载小型化V波段前端设计

作者：张俊杰南京理工大学

学位级别：硕士

现代战场电磁环境复杂、人为干扰水平越来越高,“非大气窗口”频段由于其大气衰减大,侦测和干扰难度大,在近距离探测和保密通信领域成为当前研究的热点。本文针对弹载小型化应用需求,围绕v波段收发前端开展研究和设计工作,主要研究内容... 详细信息

现代战场电磁环境复杂、人为干扰水平越来越高,“非大气窗口”频段由于其大气衰减大,侦测和干扰难度大,在近距离探测和保密通信领域成为当前研究的热点。本文针对弹载小型化应用需求,围绕v波段收发前端开展研究和设计工作,主要研究内容包括:(1)收发组件方案及关键指标论证。根据实际课题指标需求,论证并确定采用vCO倍频和零中频混频的线性调频收发方案,确定了收发链路的具体形式,完成了收发链路各模块的指标分配。(2)发射链路电路设计和联合仿真。根据预设的指标,完成了发射链路中有源器件(vCO、倍频器、功率放大器)的芯片选型及电路设计。设计了一款带通滤波器,该滤波器在28.5-31GHz的频率范围内插入损耗小于1dB,回波损耗小于-10dB。设计了一款v波段SIW功分器,该功分器在v波段频率范围内插入损耗小于3.5dB,回波损耗小于-20dB,端口隔离度大于20dB。完成了发射链路整体联合仿真,仿真结果符合设计指标。(3)接收链路电路设计和联合仿真。根据预设的指标,完成了接收链路中有源器件(低噪声放大器、混频器)的芯片选型及电路设计。设计了一种微带-波导过渡结构,该过渡结构插入损耗小于0.5dB,回波损耗小于-15dB。设计了一款v波段SIW带通滤波器,该滤波器在57.5-61.5GHz的频率范围内,插入损耗小于2dB,回波损耗小于-10dB。完成了接收链路整体联合仿真,仿真结果符合设计指标。(4)收发组件实验室测试。在直径30mm的射频板上完成了收发前端电路整体设计,并加工了实物。在实验室进行了收发链路测试,通过测试点频与扫频,完成了发射功率测试以及工作频率范围测试;通过使用角反射器作为目标,完成了目标测距试验,并对最终结果进行了分析。实验结果显示该收发前端满足实用需求。

关键词：近程探测 v波段收发前端小型化

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一种平面结构的v波段上变频器

红外与毫米波学报 2003年第3期22卷 237-240页

作者：恽小华刘永坦孙琳琳哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 南京理工大学微波工程研究中心江苏南京210094

介绍了平面结构的v波段变频器 .该变频器采用平衡变频结构 ,变频电路主体为平面结构 ,同时采用了E面探针结构的波导微带转换作为射频信号输出 .文中给出了该上变频器的电路软件仿真结果和实测结果以及E面探针波导微带转换的仿真和测试结... 详细信息

介绍了平面结构的v波段变频器 .该变频器采用平衡变频结构 ,变频电路主体为平面结构 ,同时采用了E面探针结构的波导微带转换作为射频信号输出 .文中给出了该上变频器的电路软件仿真结果和实测结果以及E面探针波导微带转换的仿真和测试结果 .最后给出了该上变频器的实物结构 .

关键词：平面结构 v波段变频器变频损耗 E面探针波导微带转换通信系统电路设计

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v波段波导短截线带通滤波器设计

固体电子学研究与进展 2019年第3期39卷 179-183,193页

作者：张华陶若燕南京电子器件研究所

设计和分析了v波段E面波导短截线带通滤波器。利用E面波导短截线带阻滤波器的通带-阻带特性与矩形波导的高通特性相结合,将波导短截线带阻滤波器嵌入WR-15矩形波导中,设计具有高阻带抑制性能、过渡边带陡峭、宽阻带范围的v波段宽带带通... 详细信息

设计和分析了v波段E面波导短截线带通滤波器。利用E面波导短截线带阻滤波器的通带-阻带特性与矩形波导的高通特性相结合,将波导短截线带阻滤波器嵌入WR-15矩形波导中,设计具有高阻带抑制性能、过渡边带陡峭、宽阻带范围的v波段宽带带通滤波器。采用"场"、"路"相结合的方法设计的带通滤波器,仿真与测试结果吻合较好,验证了该设计方法的有效性。经测试实现了18%的1dB带宽,在50.0~57.8GHz通带内插入损耗≤1dB,阻带频率58.9GHz处抑制为43.6dBc。

关键词： v波段 E面波导短截线过渡边带陡峭宽带带通滤波器

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v波段高隔离宽带波导功分器设计

微波学报 2018年第2期34卷 30-34,85页

作者：张华邵登云曾升中国电子科技集团公司第五十五研究所

基于电磁场全波分析方法,设计了一种v波段Y型结E面波导功分器,采用多节阶梯阻抗匹配结构实现宽频带;在主传输波导H面中心插入阻性薄膜的陶瓷基板来提高输出端口隔离度。波导功分器采用硅铝材料制作,具有重量轻、热膨胀系数低、导热良好... 详细信息

基于电磁场全波分析方法,设计了一种v波段Y型结E面波导功分器,采用多节阶梯阻抗匹配结构实现宽频带;在主传输波导H面中心插入阻性薄膜的陶瓷基板来提高输出端口隔离度。波导功分器采用硅铝材料制作,具有重量轻、热膨胀系数低、导热良好的优点,与陶瓷基片匹配良好。实测结果表明,在50~60 GHz频带内,传输损耗优于0.4 d B,典型隔离度25 d B,两路输出幅度一致性优于0.19 d B,相位不平衡度优于1.4°;功率容量理论值可达33 k W。经可靠性试验验证,证明该功分器可靠性高、适合工程使用。

关键词： v波段高隔离阶梯阻抗变换器 Al-50%Si 波导功分器