随着航天技术的不断发展,卫星数传对发射机有着更高的要求。功率放大器作为决定发射机性能的模块之一,更高的效率、大带宽、小体积、高稳定性等特点是其永恒的设计目标。目前在X波段常用的行波管放大器体积大、成本高,GaAs固态放大器的输出功率和效率偏低,二者均不能完全兼顾以上指标要求。由于GaN半导体技术的发展,GaN功率器件输出功率大、增益高、带宽大、效率高、稳定性好,适用于高效、大带宽功放的设计。论文的研究目的是研制出X波段的30W输出功率GaN固态功率放大器原理样机。论文首先介绍了GaN功放器件的特点、GaN器件对比GaAs器件的优势以及国内外发展动态和现状,并提出了论文的设计目标。之后简单阐述了功放设计的基本原理以及功放的主要参数。在第三章介绍了提取功放实际性能参数的大信号负载牵引测试技术、小信号的去嵌入技术以及相应的TRL校准技术的原理。论文在功放的设计中主要完成了以下工作:(1)通过需求分析和比较器件性能,制定了以SGK7785-30A作为GaN主功放器件的三级放大的电路设计方案;(2)设计了GaN放大器的夹具、校准件并完成了负载迁移测试,确定了功放的工作阻抗;依次设计了阻抗匹配网络、偏置网络、电路原理图并进行了相应的仿真分析;(3)设计、优化了电路版图及结构,并投板加工,进行了对功放性能的测试以及结果分析。测试结果表明,GaN功放在8.1GHz中心频率下输出功率大于33W,整机增益大于36dB、GaN单级效率大于35%,整机效率大于30%,带宽大于500MHz,带内增益平坦度小于1dB,功放结构的物理尺寸150 x 100 x 26 mm3。相较于同频段GaAs固态功放在输出功率、效率、增益上均有明显优势。