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采用新型宽带径向短截线的全W波段氮化镓功率放大器单片集成电路

DOI：10.1109/TMTT.2018.2878725 期刊：IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 本文描述了基于氮化镓技术的首款全W波段（75-110 GHz）功率放大器（PA）单片微波集成电路（MMIC）的设计方案。所研究的MMIC包含两个版本：三阶PA在70-110 GHz带宽范围内平均输出25.6 dBm功率，功率附加效率（PAE）为6.5%；四阶PA可产生27 dBm功率，PAE为6.1%。在80 GHz频率点实现28.6 dBm的峰值输出功率，对应PAE为8.6%，功率密度达2.6 W/mm。通过采用新型宽带径向短截线设计（其带外抑制能力较传统结构提升近两倍），部分实现了该宽带特性。据我们所知，目前尚无其他固态电路能在整个W波段达到如此高的输出功率水平。
作者： Maciej ′Cwikli′nski，Dirk Schwantuschke，Sandrine Wagner，Roger Lozar，Christian Friesicke，Peter Brückner，Hermann Ma?ler，Rüdiger Quay，Oliver Ambacher
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计首款基于氮化镓技术的全W波段（75-110 GHz）功率放大器（PA）单片微波集成电路（MMIC），以实现整个W波段的高功率输出。

研究成果

该论文介绍了一款覆盖全W波段的高功率PA MMIC的设计与实现方案，采用低阻抗微带线进行无源匹配，并在直流偏置路径中创新性地使用径向短截线。这些设计措施使得该功率放大器在70-110GHz频段内平均输出功率达到25.6dBm（三级结构）和27dBm（四级结构），在80GHz频点峰值输出功率达28.6dBm。该技术实现了高达2.6W/mm的射频功率密度，使宽带1瓦级以上MMIC在未来应用中成为可能。

研究不足

该研究承认使用宽微带线（MSLs）存在挑战，因为在目标频段内可能传播高阶模式，这将最小可实现阻抗水平限制在17Ω。

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