微波功率放大器作为微波发射机核心模块,其输出功率决定了系统探测距离、通信速率等关键技术指标。为满足深空测控通信、远程防空预警等超远距离应用场景对高功率微波的需求,合成化、链路化、小型化、固态化、脉冲化成为高功率微波功放的发展趋势。随着Ga N技术的发展,X波段k W级固态脉冲功放展露出在超远距离应用场景中的应用潜力。然而,高输出功率、高增益、高稳定性的“三高”设计要求带来了“三强”挑战、“三多”后果、“三低”难题,面临“三无”现状,给X波段k W级固态脉冲功放的实现和工程化应用带来了巨大挑战。本文围绕高频高功率脉冲功放设计面临的问题,从芯片级、模块级、组件级电路三个层次,深入开展了X波段高功率固态脉冲功放稳定性设计技术、可靠性提升技术、效率提升技术研究和测试建模技术研究,在此基础上研制了X波段k W级固态脉冲功放链路。本文开展的研究工作主要包括以下几个方面:1.面向高功率固态功放阵列化应用需求,针对高频率、高功率、高增益固态脉冲功放链路特点,系统性建立了包含单级功放稳定性、多级功放链路稳定性、热稳定性、强场稳定性的稳定性分析和设计方法,解决了电路稳定性低的难题,成功研制了单路、多路功率合成X波段k W级固态脉冲功放链路,增益超60d B,λ×λ横截面内输出功率突破2 k W,单位横截面积输出功率是公开文献中最高水平。2.针对高压大电流晶体管脉冲工作条件下极强多场耦合的问题,理论揭示了漏压脉冲前沿与微波脉冲前后沿极强电压过冲形成机理,从偏置电路、匹配电路优化设计等方面出发,系统性提出了抑制电压过冲、提升晶体管可靠性的方法,解决了漏压脉冲前沿与微波脉冲前后沿电压过冲不能兼顾的问题,并提出了兼顾测试精度和可靠性的脉冲功放测试方法,成功研制了小型化高可靠性高功率内匹配功放并完成测试,与传统分立式电路相比电压过冲降低了50%,电路面积减小了80%。3.针对高功率脉冲功放效率低的问题,开展了快前后沿脉冲调制器研制,发明了边沿触发栅极调制功放设计方法,解决了高瞬时效率与高可靠性之间的矛盾,研制了低电压过冲、高可靠性k W级脉冲功放,1‰占空比下平均效率达39.8%,瞬时效率达54.7%,相比当前业界常用的A/B类功放平均效率相对提升了23.2%。