基于四路对脊鳍线的毫米波固态功率放大器设计

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0引言

在许多毫米波段的系统设备(如：雷达、通信对抗、通信设备)中，毫米波固态功率放大器均为其重要组成部分。随着对功率等级要求的不断提高，各领域主要做两方向的工作:(1)通过半导体工艺不断提升，使得功放单片的功率等级不断增加;(2)通过毫米波功率合成技术来实现大功率输出[1-5]。

在毫米波合成领域，由于波导结构插损更低，因此传输结构往往采用此种结构类型，这就要求在使用毫米波单片集成电路中低损耗、易制造的宽带矩形波导到微带的过渡。对脊鳍线具有带宽较宽、插损低、电路简单易实现的特点，被广泛应用到毫米波电路中[6-9]。

本文基于四路波导T型节结构结合对脊鳍线过渡，设计了一款Q频段的固态功率放大器。整个设计有3个关键点:(1)设计对脊鳍线结构完成微波从矩形波导到微带的过渡;(2)四路波导T型节功率合成分配器设计;(3)采用金丝键合技术工艺连接裸片与微带电路以及供电电路。之后利用微组装工艺完成对功放模块的安装，并对其进行测试，测试结果表明，该功放模块在频率43.5GHz~45.5GHz频段内，饱和功率输出大于5.7W，增益大于10.5dB，效率大于9.5%。

基于四路对脊鳍线的毫米波固态功率放大器设计

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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)滤油机滤布

摘要：介绍了一款Q波段采用对脊鳍线微带过渡结构的5W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0.1dB 以内，对脊鳍线微带过渡结构插入损耗可以控制在0.1dB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43.5GHz~45.5GHz频段内插入损耗在2dB以内，可以推算合成效率大于80%。选用2W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43.5GHz~45.5GHz频段内，饱和功率输出大于5.7W，增益大于10.5dB，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。

关键词：对脊鳍线；毫米波；固态功率放大器；插入损耗；合成效率

中图分类号:TN73文献标识码:A DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.191221

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中文引用格式：董亮，卫明.基于四路对脊鳍线的毫米波固态功率放大器设计[J].电子技术应用,2020,46(8):17-20.

英文引用格式:Dong Liang,Wei Ming.Design of solid-state power amplifier based on4-ways antipodal finline in millimeter wave[J]. Application of Electronic Technique,2020,46(8):17-20.

Design of solid-state power amplifier

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based on4-ways antipodal finline in millimeter wave

Dong Liang,Wei Ming

(No.36Research Institute of CETC,Jiaxing314033,China)

Abstract:An design of a5W solid-state power amplifier in Q band by using antipodal finline-to-microstrip transition was pre⁃sented.The four-way waveguide T-junction and antipodal finline-to-microstrip is designed and simulated through the high frequen⁃cy structure simulator(HFSS).The simulation result show that the insert loss of four-way T-junction is less than0.1dB and the in sert loss of antipodal finline-to-microstrip is less than0.1dB.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 than2dB in the the frequency range of43.5GHz~45.5GHz, and the synthesis efficiency is more than80%.A2Watt level die was selected for the amplifier module and the gold boding wire is connect

触摸笔ed the die to the microstrip.The test result shows that saturation power is more than5.7W,gain is more than10.5dB and efficiency is more than9.5%in the frequency range of43.5GHz~45.5GHz.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

《电子技术应用》2020年第46卷第8期

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