王乐乐，钟世昌，谢凌霄，鞠久贵

（南京电子器件研究所，南京210016）

S波段GaN内匹配功放管

王乐乐，钟世昌，谢凌霄，鞠久贵

（南京电子器件研究所，南京210016）

实现了一款应用于S波段雷达系统的GaN HEMT内匹配功放。以小信号S参数和Load-pull结果为基础进行内匹配电路设计和仿真，采用单个24 mm GaN HEMT管芯实现大功率输出。使用微波仿真软件ADS进行输出匹配和小信号仿真和优化，得到良好的仿真结果并给出最终的测试数据。在34 V漏电压、1 ms周期、10%占空比的测试条件下，40 dBm输入功率时，2.7～3.1 GHz频率范围内，输出功率超过170 W，功率附加效率超过55%。

氮化镓高电子迁移率晶体管；内匹配；功率放大器；S波段

1 引言

氮化镓（GaN）作为第三代宽禁带半导体的一员，相较于第一代半导体Si和第二代半导体GaAs有许多突出的优势，尤其是在功率放大器的应用方面[1～2]。半导体厂商们相继推出S波段的GaN HEMT功放产品，如Wolfspeed公司（原Cree公司的Wolfspeed Power&RF部门）推出的S波段百瓦级功放管，其输出功率为150 W，效率为50%；Sumitomo公司也推出了工作电压50 V的S波段功放管，效率在55%以上。

很多半导体厂家并不提供设计功放所需要的功率管芯的大信号模型。MA/COM等军用放大器生产厂商通常是拿不到管芯模型的，依据小信号S参数以及厂商提供的点频阻抗进行设计的模式目前依然有一定的应用空间。

本文基于GaN HEMT管芯，依据小信号S参数和Load-pull系统进行功率放大器的设计。使用单个24 mm栅宽GaN HEMT管芯，在漏极电压为34 V的条件下，实现2.7～3.1 GHz频带内饱和输出功率170 W以上，附加效率55%。

2 GaN HEMT管芯

GaN HEMT的材料为GaN和AlGaN，通过在GaN晶体上面生长一层AlGaN的薄层，在GaN和AlGaN的分界面处将会产生应变，该应变引起补偿二维电子气（2DEG）。……