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X波段GaN基微波功率放大器的设计魏涛【摘要】An X-band GaN power amplifier is developed. Bias networks, matching networks and stability networks are discussed, and power synthesis of six GaN HEMTs is conducted. By biasing the amplifier at VGS=-3.2 V, VDS=6 V and IDS=200 mA, the developed power amplifier has 20.380 dB maximum linear gain and has exhibited 35.268 dBm（about 3.36 W） power out at 8 GHz.%给出了一种X波段GaN基功率放大器的设计方法。
研究了相关的偏置电路、匹配网络以及稳定性网络，实现了6个GaN HEMT 器件的功率合成。
该方法在偏置VGS=3．2V，VDS=6V，IDS=200mA，频率为8GHz时，可以仿真得到的放大器增益为20．380dB，饱和输出功率可以达到35．268dBm（约为3．36W）。
【期刊名称】《物联网技术》【年(卷),期】2012(002)005【总页数】3页(P61-63)【关键词】GaN;HEMT;功率合成;X波段;功率放大器【作者】魏涛【作者单位】电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都610054【正文语种】中文【中图分类】TN7210 引言随着无线通讯技术发展的突飞猛进，作为其重要部件的功率放大器的需求也日益增多，频率更高和功率更大的器件已成为目前各国研究的主要热点之一。
GaN材料是第三代宽禁带半导体材料的典型代表，其禁带宽度大、耐高压、耐高温、抗辐射，非常适合制备高频、高压、高温、大功率、抗辐射的新一代微波功率器件和电路。
矢量网络分析仪使用说明书第一章前言1. E836B网络分析仪具有以下技术特点：①高性能测量接收机E8362A网络分析仪采用基于混频器的实现方式，使该仪表具有当今微波网络分析仪中最高的测量灵敏度度。
测量频率范围：10M~20GHz;接收机数量：4台接收机测量灵敏度：-120dBm接收机测量参数；幅度和相位。
迹线噪声：0.005dB(在中频带宽为10KHz时)②完整的测量能力该网络分析可以工作在以下测量状态：频域扫描状态：测量激励信号为功率固定，频率变化信号。
考察被测在不同频率激励状态下等离子参数的变化；功率扫描状态：测量激励信号为频率固定，功率扫描变化信号。
考察被测在不同功率激励状态下参数的变化；连续波状态：测量激励信号为频率固定，功率固定信号。
考察被测等离子在固定激励状态下，响应状态参数的波动变化，E8362A最大测量时间长度可达到3000秒；时间域测量状态：通过将被测的频率响应通过IFFT变化到时间域得到其时域冲击响应，考察被测等离子响应信号的空中分布特性。
E8362AIFFT运算点数为160001点，可保证时域测量的分辨率和测量时间宽度。
③强大的分析能力E8362A基于PC的window2000操作平台，可内置各种分析软件，不需要外置PC 进行数据处理，编程方式为COM/DCOM，保证测试的速度。
仪表内置嵌入、去嵌入及端口延伸等功能，可直接消除测量天线对测量结果的影响，或进行其它补偿运算处理。
④高测量速度E8262A高性能接收机可确保高测量精度的同时具有快测量速度，具体指标为：35us/测量点，14ms/刷新（400点）。
保证对被测等离子的瞬态响应进行捕捉分析。
⑤多测试状态同时完成E8262A可支持16个测试通道，各通道可工作在不同的测量状态。
利用该功能，可以综合不同分析方法从不同角度来对一个现象进行研究。
⑥良好的可扩展性E8263A采用开放的发射/接收组成框架，用户可以根据测量的具体要求改变仪表的测量连接状态，还可以把需要的外部信号处理过程组合到仪表内部，例如：当被测需要更大激励功率时，可将推动方法器连接到仪表相应端口，该放大器引起的测试误差可以通过仪表的校准过程消除。
CAIXUN财讯－74－X波段芯片的发展□ 中国计量大学现代科技学院 金 铭 章 珺/ 文 x波段根据IEEE 521－2002标准，X波段是指频率在8－12 GHz的无线电波波段，在电磁波谱中属于微波。
而在某些场合中，X波段的频率范围则为7－11.2 GHz。
通俗而言，X波段中的X即英语中的“extended”，表示“扩展的”调幅广播。
简介X波段通常的下行频率为7.25－7.75 GHz，上行频率为7.9－8.4 GHz，也常被称为7/8 GHz波段（英语：8/7 GHz X－band）。
而NASA和欧洲空间局的深空站通用的X波段通信频率范围则为上行7145－7235 MHz，下行8400－8500 MHz。
根据国际电信联盟无线电规则第8条，X频段在空间应用方面有空间研究、广播卫星、固定通讯业务卫星、地球探测卫星、气象卫星等用途。
雨衰减对X 频段的信号传输有一定的影响。
X芯片的类型主要包括有TR组件功率放大器芯片、X波段相控阵雷达单片微波集成电路芯片、X波段单片集成电路功率放大芯片、X波段GaAs多功能MMIC 芯片。
下面主要讲一下MMIC芯片的发展历程。
近几十年来，有源相控阵技术由于具有多功能，抗干扰能力强等特点在现代雷达中的作用显得更加突出，但其研制成本高。
随着雷达作用距离的增加，跟踪目标批次的增多和制导精度的提高，使得雷达的工作频段和功率不断提高，阵面规模更加庞大复杂。
因此在整个有源相控阵雷达中，有源阵面占有整个雷达70%左右的成本，而有源阵面的核心部件是收发组件（即T/R组件）。
例如工作在X波段的预警测量雷达，其有源阵面由上万个T/R组件构成，因此如何降低T/R组件的成本也成为组件设计师必须考虑的问题。
T/R组件的成本通常由器件成本，结构成本，研制开发成本、制造成本和人员工资成本等组成。
但常规设计1个T/R组件时，系统设计师往往针对器件成本控制关注的较多，而对其他成本的控制相对较弱，例如针对结构工艺成本的控制等，实际上T/R组件的成本控制是一个综合成本的控制。
摘要摘要本文首先研究了传统的滤波器设计方法—等效电路法，以低通原型等效电路为基础，引人K、J变换器，只有一种电抗元件，经过频率变换，实现需要的特性。
主要通过查图表、曲线或者编程计算，获得所需不连续性的结构数值，完成滤波器的设计。
应用这种方法，工程设计人员通过简单的计算解决复杂的电磁场问题，设计出满足要求的滤波器，但这种简化的模型设计，精度不高，器件的一致性难以保证。
设计X波段电调滤波器，涉及的问题有波导E面电容销钉不连续性和波导H面电感销钉不连续性，针对目标要求我们进行了如下工作：用复数分析法结合保角变换理论对矩形波导滤波器内部的电容销钉进行了详细分析, 通过求解电磁波在不连续处的传输系数和反射系数，从而得到了全高电容销钉“T”形电路中参数的理论值。
对非全高电容销钉，也进行了一定的理论分析，并用微波结构仿真软件进行了仿真，得到了一系列参考数据。
为研究并解决X 波段矩形波导电调滤波器中心频率在7800MHz－8500MHz范围内的连续调谐问题，奠定了理论基础。
论述了模式匹配法的基本原理，分析了均匀柱形导波系统中的场和模式，引人功率归一化概念，对双端口网络的不连续性进行模式分析，推导出广义散射矩阵的通用表达式。
根据S21的理论值，提出了一种特殊形式的耦合结构，并得到实际的结构尺寸。
使X波段电调滤波器在7800MHz－8500MHz范围内连续可调，并保持绝对带宽以及滤波特性基本不变，实现低插损和高抑制度。
最后根据应用要求，通过HFSS、CST等三维仿真软件进行优化分析，设计并实现了工程上需要的X波段电调滤波器，给出了仿真和实测结果，并已应用于实际工程项目。
关键词：等效电路法电调滤波器HFSS复数分解法模式匹配法X波段电调滤波器的研究与设计ABSTRACTABSTRACTThe method of the equivalent circuit being analysed first,as a conventional method of designing the filter, makes use of a low-pass prototype filter as a basis.A filter using only inductances or only capacitances is realized b y ―K‖ (impedance) or ―J‖ (admittance) inverters.Then through the frequency transformer ,the objective character is realized.The structure values of the discontinuities are obtained mostly from tabulations,graphs or program calculations. Using this method ,the engineer can resolve complicated electromagnetic issues only by simple calculations to get a satisfactory filter.But it also has the disadvantage of low accuracy and is difficult to keep the consistency .As to the X-band tunable filter in this paper, we must analyse the E_plane capacitor and the H_plane inductance discontinuities.We do many works as follows: Spatial complex variables and conformal mapping function were presented to analyze in detail the capacitive post in rectangular waveguide. The reflection coefficient and transmission coefficient, from which the parameters of T shape equivalent circuit of full-height capacitive post in rectangular waveguide can be received, are calculated. The partial height capacitive post is also analyzed mainly by microwave software and some valuable data gained. All these directly guides the design of the X-band tunable rectangular waveguide filter in the range of 7800—8500MHz.The basic principle of mode-matching method is discussed.The field and the modes in equal column waveguide system are analysed.The modes of the dual-port network discontinuity are analysed by introducing the conception of nomoralized power,then the common expression of the general scattering matrix is deduced .A special coefficient structure is raised based on the academic value of S21.Thus the practical structure of the X-band tunable filter is gained, keeping the absolute bandpass and the filter character invariable in the tunable range, low insert loss and high rejectiong realized.According to the applications,the X-band tunable filter is designed and realized, applying the 3D simulation software,for example HFSS ,CST etc, for the simulation and the latter optimization.The X-band filter has been applied in the practical project.The results of simulation and measurement are given out.Key words：the method of the equivalent circuit tunable filter HFSSComplex analysis theory mode-matching methodX波段电调滤波器的研究与设计目录目录第一章绪论 (1)1.1微波滤波器简介 (3)1.1.1微波滤波器的分类 (3)1.1.2微波滤波器的主要指标 (5)1.2与选题相关的国内外科技发展动态 (6)1.3本文的主要工作 (8)1.4论文的主要内容 (8)第二章微波滤波器设计的基本理论 (9)2.1固定频率的微波滤波器的发展 (9)2.2低通滤波器原型及带通滤波器设计 (12)2.2.1低通原型滤波器 (12)2.2.2半集总元件低通滤波器 (15)2.2.3 K、J变换器 (17)2.2.4带通滤波器的设计 (21)2.2.5耦合系数法设计微波带通滤波器 (23)第三章矩形波导内E面不连续性销钉的分析 (29)3.1电磁场的分析方法 (29)3.2波导不连续性的介绍 (29)3.3 E面不连续性研究介绍 (31)3.4矩形波导滤波器内E面不连续性销钉的分析 (32)3.4.1介绍 (32)3.4.2基本理论 (33)3.4.3波导问题的求解 (37)3.5矩形波导内E面不连续性销钉的分析 (41)第四章矩形波导内H面不连续性的分析 (45)4.1模式匹配法基本原理 (45)4.2均匀柱形导波系统中的场和模式 (46)4.3功率归一化 (49)X波段电调滤波器的研究与设计4.4双端口网络不连续性模式分析 (51)4.5特殊形式的耦合结构的分析 (54)第五章 X波段电调滤波器的设计与实现 (57)5.1可调滤波器的发展 (57)5.2 X波段电调滤波器的方案选择 (58)5.2.1滤波器结构的选取 (59)5.2.2滤波器的插入损耗和承受功率 (61)5.2.3 7800MHz－8500MHz全频段调谐 (62)5.2.4扼流腔的设计 (64)5.3 X波段电调滤波器的设计 (65)5.3.1腔体的设计 (65)5.3.2耦合结构 (66)5.3.3整体优化 (69)5.4测试结果 (71)第六章结束语 (73)致谢 (75)参考文献 (77)研究成果 (81)第一章绪论 1第一章绪论散射通信是利用散射传播现象来进行超视距多路通信的一种无线电通信方式，他的信道是一种时变色散的衰落信道，其信道传输损耗很大，通常都在200分贝以上，且存在多种通信手段的干扰，因此要求通信系统具有很高的设备能力，保证通信畅通。
本科实验报告课程名称：电磁场与微波实验姓名：wzh学院：信息与电子工程学院专业：信息工程学号：xxxxxxxx指导教师：王子立选课时间：星期二9-10节2017年 6月17日CopyrightAs one member of Information Science and Electronic Engineering Institute of Zhejiang University, I sincerely hope this will enable you to acquire more time to do whatever you like instead of struggling on useless homework. All the content you can use as you like. I wish you will have a meaningful journey on your college life.——Wzh实验报告课程名称：电磁场与微波实验指导老师：王子立成绩：__________________实验名称： CST仿真、喇叭天线辐射特性测量实验类型：仿真和测量同组学生姓名：矩形波导馈电角锥喇叭天线CST仿真一、实验目的和要求1. 了解矩形波导馈电角锥喇叭天线理论分析与增益理论值基本原理。
2．熟悉 CST 软件的基本使用方法。
3．利用 CST 软件进行矩形波导馈电角锥喇叭天线设计和仿真。
二、实验内容和原理1. 喇叭天线概述喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。
合理的选择喇叭尺寸，可以取得良好的辐射特性：相当尖锐的主瓣，较小副瓣和较高的增益。
因此喇叭天线在军事和民用上应用都非常广泛，是一种常见的测试用天线。
喇叭天线的基本形式是把矩形波导和圆波导的开口面逐渐扩展而形成的，由于是波导开口面的逐渐扩大，改善了波导与自由空间的匹配，使得波导中的反射系数小，即波导中传输的绝大部分能量由喇叭辐射出去，反射的能量很小。
高增益金属透镜天线设计何飞;陈星【摘要】金属透镜天线具有高增益和大功率容量等优点.采用几何光学原理将一组平行间隔的金属板设计为金属凹透镜,实现对电磁波的汇聚,获得高增益辐射特性.在辐射原理和结构分析基础上,设计了一款工作于X波段(10 GHz)的金属透镜天线,采用矩形喇叭天线作为初级馈源、13片金属板嵌于一只半径为153 mm的PVC筒顶部.仿真和测试结果吻合良好,表明该金属透镜天线性能优异:|S11|＜-10 dB阻抗带宽为18％(从9.6 ～ 11.5 GHz),在10 GHz工作频点的增益达到27 dBi,相比喇叭天线提高了10.2 dB.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2017(047)006【总页数】4页(P61-64)【关键词】增益;金属透镜;金属波导;几何光学【作者】何飞;陈星【作者单位】四川大学电子信息学院,四川成都610065;四川大学电子信息学院,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TN820.1无线通信[1]、雷达[2]和电子对抗[3]等领域的快速发展，对高增益天线[4]的要求日益增长。
抛物面天线[5]、微带阵列天线[6]和谐振腔天线[7]等一系列具有高增益特性的天线类型已成为研究热点。
作为一类常用高增益天线，透镜天线[8]由初级馈源天线和透镜2部分组成，通过透镜对初级馈源天线辐射电磁波的聚焦[9]效应实现高增益。
透镜天线根据透镜材料的不同，可分为介质透镜天线[10]和金属透镜天线。
相对于介质透镜天线，金属透镜天线可设计为全金属结构，具有损耗小、功率容量高[11]等优势，但设计更为复杂。
文献[12]设计的工作于高温环境中的金属透镜天线增益为19 dBi，文献[13]设计的宽带金属透镜天线的增益为26 dBi，但以上文献中金属透镜的结构都是根据初级馈源天线的尺寸和远场辐射特性进行设计，初级馈源天线改变时，金属透镜的结构也需要重新设计。
为了减少初级馈源天线尺寸和辐射特性对金属透镜结构的限制，本文根据金属透镜对电磁波作用的基本理论，采用几何光学[14]中薄透镜焦距公式设计金属透镜的结构，设计了一款工作在10 GHz的高增益金属透镜天线。
1～6GHz宽带大功率固态功放设计马佳;吴云飞;韩海生;赖署晨【摘要】伴随着有源相控阵技术的飞速发展,对功率放大器设计提出宽带、小型化、高效率、低成本的要求.通过使用GaN HEMT器件设计一款工作在1～6 GHz输出功率为50 W的宽带大功率固态功放模块.经过测试,该功放模块工作带宽超过2个倍频程,在全频段增益满足47±3dB,输入驻波≤1.5,整个功放模块的功耗≤1800W,模块效率≥25％.【期刊名称】《黑龙江工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(033)002【总页数】5页(P46-49,64)【关键词】宽带;大功率;效率;增益【作者】马佳;吴云飞;韩海生;赖署晨【作者单位】佳木斯大学理学院 ,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学理学院 ,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学理学院 ,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学理学院 ,黑龙江佳木斯 154007【正文语种】中文【中图分类】O157.5随着无线通信的迅猛发展，对通信系统的需求越来越高。
对无线通信而言，发射机是必不可少的，而发射机的核心部件便是功率放大器。
因而随着需求的变化，对于功率放大器的设计需求也越来越高，特别是对功率放大器的一些指标，如输出功率、效率、带宽以及线性度这些方面的考量[1-4]。
这些指标之间又往往不可兼得，如线性度和效率指标之间往往会互相影响；现代通信系统中的Doherty功放，针对高峰均比进行设计，其显著的特点是提升了功放的工作效率，但是线性度基本上不会有所优化，需要配合数字预失真技术进行优化[5-7]。
功率放大器种类日渐繁多，形式越来越多样化，发展出诸如连续性功放[8-9]，以及一些开关类功放[10-11]，其应用领域也在不断扩展。
在军工领域，单兵电台的语音和数据通信系统。
相控阵雷达、导航、定位、遥控遥测以及电子干扰等单一的或者多功能的作战平台[12]；在民品领域，有广播发射机、电视发射机、GSM系统、3G系统[13]以及目前正在大规模商用的4G系统[14]，和即将大规模商业化的5G通信系统等多种系统并存[15-16]。
