基于四路对脊鳍线的毫米波固态功率放大器设计

摘要： 介绍了一款Q波段采用对脊鳍线微带过渡结构的5 W固态集成功率放大模块。利用HFSS软件对四路波导T型节以及对脊鳍线微带过渡结构分别进行模拟仿真，仿真结果表明，四路波导T型节插入损耗可以控制在0.1 dB以内，对脊鳍线微带过渡结构插入损耗可以控制在0.1 dB以内。对四路合成/分配器进行背对背安装，并进行直通测试，测试结果表明，在43.5 GHz～45.5 GHz频段内插入损耗在2 dB以内,可以推算合成效率大于80%。选用2 W的功放MMIC作为实验样片进行装配，采用金丝键的方式进行射频连接。对整个功率放大模块进行测试，测试结果表明，在频率43.5 GHz～45.5 GHz频段内，饱和功率输出大于5.7 W，增益大于10.5 dB,效率大于9.5%。该结构在微波毫米波功放领域具有广阔的应用前景。

0 引言

在许多毫米波段的系统设备(如：雷达、通信对抗、通信设备)中，毫米波固态功率放大器均为其重要组成部分。随着对功率等级要求的不断提高，各领域主要做两方向的工作：(1)通过半导体工艺不断提升，使得功放单片的功率等级不断增加；(2)通过毫米波功率合成技术来实现大功率输出^[1-5]。

在毫米波合成领域，由于波导结构插损更低，因此传输结构往往采用此种结构类型，这就要求在使用毫米波单片集成电路中低损耗、易制造的宽带矩形波导到微带的过渡。对脊鳍线具有带宽较宽、插损低、电路简单易实现的特点，被广泛应用到毫米波电路中^[6-9]。

本文基于四路波导T型节结构结合对脊鳍线过渡，设计了一款Q频段的固态功率放大器。整个设计有3个关键点：(1)设计对脊鳍线结构完成微波从矩形波导到微带的过渡；(2)四路波导T型节功率合成分配器设计；(3)采用金丝键合技术工艺连接裸片与微带电路以及供电电路。之后利用微组装工艺完成对功放模块的安装，并对其进行测试，测试结果表明，该功放模块在频率43.5 GHz~45.5 GHz频段内，饱和功率输出大于5.7 W，增益大于10.5 dB，效率大于9.5%。