本文關(guān)鍵詞：星載GaN微波固態(tài)功率放大器的研究

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【摘要】：星載功率放大器是衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵組件,星載功率放大器在功耗、線性度、體積、重量、抗輻照等性能指標(biāo)均有嚴(yán)格的的要求。與傳統(tǒng)星載電真空行波管放大器相比,固態(tài)功率放大器具有體積小、動態(tài)范圍大、功耗低、壽命長等一系列優(yōu)點。目前,基于砷化鎵(Gallium Arsenide)材料的固態(tài)功率放大管在航天器的通信系統(tǒng)中廣泛使用。基于第三代半導(dǎo)體材料發(fā)展的氮化鎵(Gallium Nitride)器件相對于Ga As器件,具有更大功率密度、高擊穿電壓、高電子飽和漂移速度等特點。Ga N器件已開始應(yīng)用在高效率電子系統(tǒng)中。有應(yīng)用報道結(jié)果表明,基于Ga N器件的星載X波段放大器的效率可達(dá)到45%,接近行波管放大器的效率。近幾年,一定功率量級的Ga N放大器開始應(yīng)用在航天器上,部分頻段的放大器甚至已經(jīng)具備替代行波管放大器的可能。針對星載測控數(shù)傳系統(tǒng)的應(yīng)用需求,論文開展了S波段Ga N固態(tài)功率放大器的研究工作。論文的目的是研發(fā)出一個S波段、帶寬20MHz、輸出功率10W、效率48%的Ga N固態(tài)功率放大器。論文共包括五章內(nèi)容。第一章概括了Ga N放大器器件的特性及相關(guān)半導(dǎo)體材料的特性;概述了國、內(nèi)外有關(guān)基于Ga N材料微波器件及固態(tài)功率放大器應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀。第二章闡述了微波固態(tài)功率放大器的設(shè)計基礎(chǔ),包括微波固態(tài)功率放大器的主要性能指標(biāo),工作狀態(tài)的分類,及常用設(shè)計方法等。第三章詳細(xì)敘述了S波段Ga N固態(tài)功率放大器的設(shè)計過程。功率放大器采用兩級放大電路來實現(xiàn):第一級放大器、第二級放大器。對單管功率放大器的匹配電路、偏置電路和帶有溫度補償功能時序加電控制電路進(jìn)行設(shè)計,制作放大器實物。也仿真并制作測試了一種小型化的寬帶微帶帶通濾波器。第四章敘述了星載S波段Ga N微波固態(tài)功率放大器的測試結(jié)果,并進(jìn)行了分析和討論。第五章總結(jié)了論文主要工作,概述了后續(xù)進(jìn)一步的研究工作內(nèi)容。
【關(guān)鍵詞】：星載數(shù)傳通信系統(tǒng) S波段 固態(tài)功率放大器 GaN ADS
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN722.75;TN927.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景13-15
• 1.1.1 氮化鎵場效應(yīng)管技術(shù)13-14
• 1.1.2 氮化鎵與其他半導(dǎo)體材料性能對比14-15
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 研究目的和意義17-18
• 1.4 本文的主要工作18-19
• 2 微波固態(tài)功率放大器設(shè)計基礎(chǔ)19-31
• 2.1 功率放大器主要性能指標(biāo)19-24
• 2.1.1 增益19
• 2.1.2 增益平坦度19
• 2.1.3 輸出功率19-21
• 2.1.4 漏極效率和功率附加效率21
• 2.1.5 諧波失真21
• 2.1.6 三階截斷點21-23
• 2.1.7 輸入輸出駐波比23-24
• 2.1.8 鄰近信道功率比24
• 2.2 功率放大器工作狀態(tài)分類24-28
• 2.2.1 A類功率放大器25
• 2.2.2 B類和AB類功率放大器25-26
• 2.2.3 C類功率放大器26-27
• 2.2.4 開關(guān)類型的功率放大器27-28
• 2.3 放大器穩(wěn)定性28-29
• 2.4 微波功率放大器設(shè)計方法29-31
• 2.4.1 大信號模型29-30
• 2.4.2 負(fù)載牽引技術(shù)30
• 2.4.3 小信號S參數(shù)法30-31
• 3 S波段GaN微波固態(tài)功率放大器的設(shè)計31-61
• 3.1 功率放大器的技術(shù)指標(biāo)要求31
• 3.2 功率放大器設(shè)計方案31-32
• 3.3 功率放大器電路設(shè)計32-61
• 3.3.1 第一級放大器的設(shè)計32-33
• 3.3.2 第二級放大器設(shè)計33-42
• 3.3.3 時序加電控制電路42-46
• 3.3.4 電路板和屏蔽盒結(jié)構(gòu)46-50
• 3.3.5 寬帶微帶帶通濾波器的設(shè)計50-61
• 4 S波段GaN固態(tài)功率放大器的測試61-67
• 4.1 柵極偏置電壓61-62
• 4.2 功放輸入輸出特性62-64
• 4.3 功率放大器頻帶內(nèi)特性64-65
• 4.4 諧波特性65
• 4.5 功耗和效率特性65-67
• 5 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)位論文75

【參考文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張利飛;微波固態(tài)功率放大器的研制[D];杭州電子科技大學(xué);2010年

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本文編號：966479