中文引用格式： 劉涵瀟，喻忠軍，范景鑫，等. X波段寬帶高效率連續(xù)類功率放大器芯片設(shè)計[J]. 電子技術(shù)應用，2025，51(3)：39-43.
英文引用格式： Liu Hanxiao，Yu Zhongjun，F(xiàn)an Jingxin，et al. Design of an X-band high efficiency continuous-mode power amplifier[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(3)：39-43.
引言
功率放大器作為相控陣雷達T/R前端組件的關(guān)鍵模塊，其性能直接影響雷達系統(tǒng)的整體性能。隨著單片微波集成電路（Monolithic Microwave Integrated Circuit，MMIC）的快速發(fā)展，相控陣雷達系統(tǒng)中集成了越來越多的功率器件，為降低功耗與熱設(shè)計成本，迫切需要研究具有高效率的功率放大器。而功率放大器在高頻段面臨著功率附加效率（Power Added Efficiency，PAE）低和輸出功率不足的問題。X波段雷達在氣象監(jiān)測、目標跟蹤、火控、航空等領(lǐng)域都有著廣泛的應用，因此，近年來對能工作在X波段，且具有高效率、高輸出功率的寬帶功率放大器的需求一直很強烈。
傳統(tǒng)的提高功率放大器效率的方法是減小導通角，對于A、B、AB、C類功率放大器，當導通角逐漸變小時，效率逐漸增大，但輸出功率也隨之下降[1]。1958年Tyler首次提出諧波控制理論，通過調(diào)整輸出網(wǎng)絡(luò)的諧波阻抗，使各諧波頻率處電流和電壓不同時出現(xiàn)，諧波不產(chǎn)生有功功率，大大提高了功率放大器的效率[2]。但諧波控制類功率放大器對于諧波阻抗的要求十分嚴格，難以實現(xiàn)寬帶匹配。2006年，Cripps提出了連續(xù)B/J類功率放大器的概念，在基波和二次諧波阻抗中引入了電抗成分，得到涵蓋多個最優(yōu)阻抗的設(shè)計空間，這些阻抗解緊密相連，呈現(xiàn)出連續(xù)變化的特征，拓展了帶寬[3]。
自連續(xù)類理論提出至今，相關(guān)的研究成果已經(jīng)十分豐富。文獻[4-5]基于連續(xù)類理論設(shè)計實現(xiàn)了帶寬達到倍頻程的高效率功率放大器，但是它們都采用管芯進行板級實現(xiàn)，集成度較低，與如今器件小型化高集成的趨勢相悖。
因此，本文基于0.25μm GaAs pHEMT工藝，設(shè)計了一款工作頻帶覆蓋整個X波段的寬帶高效率連續(xù)類MMIC功率放大器。在工作頻帶中實現(xiàn)了59%的峰值PAE，且全X波段PAE均高于50%。放大器由兩級構(gòu)成，提供30.6 dBm的峰值輸出功率和17.8±0.8 dB的平坦增益。此外，芯片采用了緊湊的結(jié)構(gòu)，尺寸僅為2.1 mm×1.3 mm，實現(xiàn)了小型化。
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作者信息：
劉涵瀟1，2，喻忠軍1，2，范景鑫1，2，張德生1，2
（1.中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院，北京 100190；
2.中國科學院大學 電子電氣與通信工程學院，北京 101408）
