《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于四路对脊鳍线的毫米波固态功率放大器设计
2020年电子技术应用第8期
董 亮,卫 明
中国电子科技集团公司第三十六研究所,浙江 嘉兴314033
摘要: 介绍了一款Q波段采用对脊鳍线微带过渡结构的5 W固态集成功率放大模块。利用HFSS软件对四路波导T型节以及对脊鳍线微带过渡结构分别进行模拟仿真,仿真结果表明,四路波导T型节插入损耗可以控制在0.1 dB以内,对脊鳍线微带过渡结构插入损耗可以控制在0.1 dB以内。对四路合成/分配器进行背对背安装,并进行直通测试,测试结果表明,在43.5 GHz~45.5 GHz频段内插入损耗在2 dB以内,可以推算合成效率大于80%。选用2 W的功放MMIC作为实验样片进行装配,采用金丝键的方式进行射频连接。对整个功率放大模块进行测试,测试结果表明,在频率43.5 GHz~45.5 GHz频段内,饱和功率输出大于5.7 W,增益大于10.5 dB,效率大于9.5%。该结构在微波毫米波功放领域具有广阔的应用前景。
中圖分類號(hào): TN73
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.191221
中文引用格式: 董亮,衛(wèi)明. 基于四路對(duì)脊鰭線的毫米波固態(tài)功率放大器設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2020,46(8):17-20.
英文引用格式: Dong Liang,Wei Ming. Design of solid-state power amplifier based on 4-ways antipodal finline in millimeter wave[J]. Application of Electronic Technique,2020,46(8):17-20.
Design of solid-state power amplifier based on 4-ways antipodal finline in millimeter wave
Dong Liang,Wei Ming
No.36 Research Institute of CETC,Jiaxing 314033,China
Abstract: An design of a 5 W solid-state power amplifier in Q band by using antipodal finline-to-microstrip transition was presented.The four-way waveguide T-junction and antipodal finline-to-microstrip is designed and simulated through the high frequency structure simulator(HFSS).The simulation result show that the insert loss of four-way T-junction is less than 0.1 dB and the insert loss of antipodal finline-to-microstrip is less than 0.1 dB. The four-way power combiner/divider is made and test. The test result shows that the insert loss of four-way power combiner/divider is less than 2 dB in the the frequency range of 43.5 GHz~45.5 GHz, and the synthesis efficiency is more than 80%. A 2 Watt level die was selected for the amplifier module and the gold boding wire is connected the die to the microstrip. The test result shows that saturation power is more than 5.7 W,gain is more than 10.5 dB and efficiency is more than 9.5% in the frequency range of 43.5 GHz~45.5 GHz. This structure has a very broad application prospect in the field of millimeter wave power amplifier.
Key words : antipodal finline-to-microstrip;millimeter wave;solid-state power amplifier;insert loss;synthesis efficiency

0 引言

    在許多毫米波段的系統(tǒng)設(shè)備(如:雷達(dá)、通信對(duì)抗、通信設(shè)備)中,毫米波固態(tài)功率放大器均為其重要組成部分。隨著對(duì)功率等級(jí)要求的不斷提高,各領(lǐng)域主要做兩方向的工作:(1)通過(guò)半導(dǎo)體工藝不斷提升,使得功放單片的功率等級(jí)不斷增加;(2)通過(guò)毫米波功率合成技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)大功率輸出[1-5]。

    在毫米波合成領(lǐng)域,由于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)插損更低,因此傳輸結(jié)構(gòu)往往采用此種結(jié)構(gòu)類型,這就要求在使用毫米波單片集成電路中低損耗、易制造的寬帶矩形波導(dǎo)到微帶的過(guò)渡。對(duì)脊鰭線具有帶寬較寬、插損低、電路簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用到毫米波電路中[6-9]。

    本文基于四路波導(dǎo)T型節(jié)結(jié)構(gòu)結(jié)合對(duì)脊鰭線過(guò)渡,設(shè)計(jì)了一款Q頻段的固態(tài)功率放大器。整個(gè)設(shè)計(jì)有3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):(1)設(shè)計(jì)對(duì)脊鰭線結(jié)構(gòu)完成微波從矩形波導(dǎo)到微帶的過(guò)渡;(2)四路波導(dǎo)T型節(jié)功率合成分配器設(shè)計(jì);(3)采用金絲鍵合技術(shù)工藝連接裸片與微帶電路以及供電電路。之后利用微組裝工藝完成對(duì)功放模塊的安裝,并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明,該功放模塊在頻率43.5 GHz~45.5 GHz頻段內(nèi),飽和功率輸出大于5.7 W,增益大于10.5 dB,效率大于9.5%。




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作者信息:

董  亮,衛(wèi)  明

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所,浙江 嘉興314033)

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