【摘 要】
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近年来无线通信领域迅速发展,市场对固态功率器件的性能指标需求不断提高,这使得大功率高效率成为人们竞相研究的热点。相比于电真空器件,Ga N微波功率器件的体积更小、使用寿命更长,工作电压低,具有更好的工作稳定性,便于使用和安装。工作频率的提高,会使得谐波对基波的影响不断加大,降低器件的工作效率,使得电能以热能的形式在芯片处大量聚集,这一问题对于在高频下工作的大脉宽大功率器件显得尤为严重,所以研究X波
【机 构】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
【出 处】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
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近年来无线通信领域迅速发展,市场对固态功率器件的性能指标需求不断提高,这使得大功率高效率成为人们竞相研究的热点。相比于电真空器件,Ga N微波功率器件的体积更小、使用寿命更长,工作电压低,具有更好的工作稳定性,便于使用和安装。工作频率的提高,会使得谐波对基波的影响不断加大,降低器件的工作效率,使得电能以热能的形式在芯片处大量聚集,这一问题对于在高频下工作的大脉宽大功率器件显得尤为严重,所以研究X波段大功率高效率的功率载片具有十分重要的意义。论文基于功率放大器理论和内匹配电路技术,研究高效率器件匹配结构,进行高效率大功率内匹配多胞合成设计并优化匹配电路,研制了一款X波段500W的高效率Ga N功率载片。论文介绍了功率器件的基础原理与设计理论,并详细介绍了功率载片的设计方法和设计过程。本文通过仿真软件开展一体化仿真设计电路原理图以及版图,对管芯版图结构进行优化,选取合适的功能芯片对电源管理部分进行设计,对功率载片的载体等各机加工部分进行设计,并对功率载片整体散热进行研究。对本文设计的功率载片进行流片、装配和测试,在工作脉宽1.5ms,占空比20%,漏极电压48V,栅极电压-5.0V条件下,输入功率26d Bm,9.0-10.0GHz频率范围内,实现带内输出功率大于57d Bm,功率增益大于31d B,功率附加效率大于42%。功率载片整体尺寸为27.3mm×40.6mm×2.3mm。
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