徐永刚，李 飞，钟世昌

（南京电子器件研究所，南京 210016）

1 引言

微波功率放大器作为无线通信、电子战和雷达中最重要的组成部分之一，它对整个收发系统的性能指标有着重大影响[1-2]，随着通信、电子战和雷达系统的发展，功率放大器正朝着高效率、高功率、宽频带以及高线性的方向发展。人们对宽带高效率功率放大器做了很多研究[3-5]。2010年，H.Sledzik等人研制出2～6 GHz超宽带功率放大器，整个带内输出功率大于40 W，漏极效率大于30%[6]。2011年，南京电子器件研究所的余旭明等人报道了一款2～4 GHz宽带单片微波功率放大器芯片，脉冲输出功率大于35 W，最大功率附加效率为35%[7]。2013年，C.Berrached等研究人员研制了一款准单片内匹配平衡功率放大器，在2～4 GHz频带内脉冲输出功率大于45 W，增益大于9.8 dB，漏极效率频带内大于38%[8]。本文基于0.25 μm GaN HEMT工艺设计了一种S波段内匹配功率器件，采用LC网络和阻抗变换器相结合的方法实现宽带匹配，将两个大栅宽功率管芯进行合成实现大功率输出，并对该器件进行了大功率输出测试。

2 宽带大功率内匹配器件的设计与实现

2.1 GaN管芯

文中选用的GaN HEMT由南京电子器件研究所研制，AlGaN/GaN晶体管外延材料结构截面图如图1所示，SiC衬底之上分别为成核层、掺Fe GaN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层和GaN帽层，在GaN沟道层与AlGaN势垒层之间有厚度约1 nm的AlN插入层。管芯采用对缓冲层掺杂适量Fe元素的方式提高了击穿电压。管芯采用“V”型栅结构，直流测试得到器件两端和三端击穿电压分别达到了180 V和160 V。

研制宽带大功率连续波内匹配器件，合理选择功率管芯很重要。……