中文引用格式： 劉涵瀟，喻忠軍，范景鑫，等. X波段寬帶高效率連續(xù)類功率放大器芯片設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(3)：39-43.
英文引用格式： Liu Hanxiao，Yu Zhongjun，F(xiàn)an Jingxin，et al. Design of an X-band high efficiency continuous-mode power amplifier[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(3)：39-43.
引言
功率放大器作為相控陣?yán)走_(dá)T/R前端組件的關(guān)鍵模塊，其性能直接影響雷達(dá)系統(tǒng)的整體性能。隨著單片微波集成電路（Monolithic Microwave Integrated Circuit，MMIC）的快速發(fā)展，相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)中集成了越來(lái)越多的功率器件，為降低功耗與熱設(shè)計(jì)成本，迫切需要研究具有高效率的功率放大器。而功率放大器在高頻段面臨著功率附加效率（Power Added Efficiency，PAE）低和輸出功率不足的問(wèn)題。X波段雷達(dá)在氣象監(jiān)測(cè)、目標(biāo)跟蹤、火控、航空等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，因此，近年來(lái)對(duì)能工作在X波段，且具有高效率、高輸出功率的寬帶功率放大器的需求一直很強(qiáng)烈。
傳統(tǒng)的提高功率放大器效率的方法是減小導(dǎo)通角，對(duì)于A、B、AB、C類功率放大器，當(dāng)導(dǎo)通角逐漸變小時(shí)，效率逐漸增大，但輸出功率也隨之下降[1]。1958年Tyler首次提出諧波控制理論，通過(guò)調(diào)整輸出網(wǎng)絡(luò)的諧波阻抗，使各諧波頻率處電流和電壓不同時(shí)出現(xiàn)，諧波不產(chǎn)生有功功率，大大提高了功率放大器的效率[2]。但諧波控制類功率放大器對(duì)于諧波阻抗的要求十分嚴(yán)格，難以實(shí)現(xiàn)寬帶匹配。2006年，Cripps提出了連續(xù)B/J類功率放大器的概念，在基波和二次諧波阻抗中引入了電抗成分，得到涵蓋多個(gè)最優(yōu)阻抗的設(shè)計(jì)空間，這些阻抗解緊密相連，呈現(xiàn)出連續(xù)變化的特征，拓展了帶寬[3]。
自連續(xù)類理論提出至今，相關(guān)的研究成果已經(jīng)十分豐富。文獻(xiàn)[4-5]基于連續(xù)類理論設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了帶寬達(dá)到倍頻程的高效率功率放大器，但是它們都采用管芯進(jìn)行板級(jí)實(shí)現(xiàn)，集成度較低，與如今器件小型化高集成的趨勢(shì)相悖。
因此，本文基于0.25μm GaAs pHEMT工藝，設(shè)計(jì)了一款工作頻帶覆蓋整個(gè)X波段的寬帶高效率連續(xù)類MMIC功率放大器。在工作頻帶中實(shí)現(xiàn)了59%的峰值PAE，且全X波段PAE均高于50%。放大器由兩級(jí)構(gòu)成，提供30.6 dBm的峰值輸出功率和17.8±0.8 dB的平坦增益。此外，芯片采用了緊湊的結(jié)構(gòu)，尺寸僅為2.1 mm×1.3 mm，實(shí)現(xiàn)了小型化。
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作者信息：
劉涵瀟1，2，喻忠軍1，2，范景鑫1，2，張德生1，2
（1.中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院，北京 100190；
2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 電子電氣與通信工程學(xué)院，北京 101408）
