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随着微波固态高功率放大器的不断发展,高功率器件不仅在雷达技术和无线通信技术中的应用变得越来越广泛,而且也使得我们对微波固态高功率放大器的输出功率和功率附加效率的要求变得越来越高。因此,功率合成技术成为提高雷达和无线通信系统输出功率的最为简单而行之有效的手段之一,它不仅具有较高的研究价值,而且也能在实际的应用中发挥着重要的作用。纵观近几十年微波固态功率放大器的历程,微波功率合成技术正在朝着高频、多路和宽带的方向发展。本项目主要是对X波段(8.5-9.5GHz)微波固态高功率放大器的内匹配合成技术进行研究,比如晶体管内匹配技术、功率分配/合成技术、直流偏置技术等。采用理论分析与实际微波电路仿真相结合的方法,根据HEMT管芯的输入输出阻抗和输出功率的特点,设计出一款基于内匹配技术的两路合成的高功率放大器,最后进行原理图仿真、版图-原理图联合仿真、加工封装和调试等工作。基于微波固态高功率放大器高的输出功率、高的功率效率和高的增益“三高”指标。本文首先深入了解高功率和高效率功率放大器的电路结构设计的基本理论,然后在此基础上进行了研究和分析,找出该电路的拓扑结构与效率和稳定性的相关关系,并制定出指标的分配方案、器件的选购方案和电路原理图的设计方案等工作。其次,根据分配的指标设计一款输出功率达到40W的电路拓扑结构,再借助安捷伦ADS软件进行建模和版图-原理图联合仿真,对放大器的偏置电路和结构稳定性进行研究分析,以及采用负载牵引(Load-Pull)方法测量该晶体管管芯在中心频点9GHz处的最大输出功率和最大功率效率点的输入输出阻抗,并结合Smith圆图匹配方法,设计出内匹配网络结构、功率分配/合成网络结构和偏置电路结构。最后,对整体电路结构进行优化仿真,设计测试腔体结构,根据仿真结果画PCB加工版图及加工该放大器电路版图和测试腔体结构,并对该电路进行整体的测试。两路合成微波固态高功率放大器由偏置电路结构、“T”型功率分配/合成网络结构、输入输出内匹配结构、LCL滤波网络结构和HEMT管芯等设计出的内匹配电路结构组成。最后,使用微波信号源、直流电源、衰减器、功率计和频谱分析仪等仪器测试该高功率放大器,在偏置条件为Vds=30V和Vgs=-3.6V时,在8.5GHz-9.5GHz范围内,功率增益(G)>11dB,输入驻波比<1.8,输出驻波比<2.2,并且实现了输出功率(Pout)>36.65dBm和功率附加效率(ηPAE)>30%的测试结果。