微波功率放大器发展概述

微波功率放大器分为真空和固态两类,分别分析了两类器件的原理和特点,然后介绍了它们的发展历史、当前的技术研究状况和未来发展趋势。重点介绍了两种器件相结合的产物——微波功率模块,包括微波功率模块的产生过程和当前国内外的发展状况,并对未来的发展趋势进行了分析和预测。

     

Ku波段微波小功率放大器的设计

文中论述了利用修正的S参数法,设计了Ku波段微波小功率放大器,具有功率增益高和可靠性高的优点。利用这种设计方法,设计并制作了两个实验的功率放大器,并且它们的性能与设计数据很接近     

星载X频段1600 W高幅相一致性脉冲行波管放大器

空间高分辨率合成孔径雷达（SAR）系统对大功率脉冲行波管放大器的带宽、输出脉冲能力、幅相一致性提出了更高的要求,基于宽带功率合成的kW级脉冲行波管放大器技术是空间应用的关键技术问题。研究了大功率脉冲行波管放大器宽带高幅相一致性控制技术和宽带功率合成技术,提出了空间用小型化脉冲双路合成行波管放大器集成结构,在3 GHz宽带内,实现了大于95%的合成效率,多台产品相位一致性≤±10°。     

X波段50 MW速调管的研制

介绍了一种X波段高峰值功率速调管的研制方案,目前该管在X波段已经实现脉冲输出功率50 MW,效率57%,脉宽达到3.6 μs。通过COM法、圆波导行波窗、防晕环和陶瓷覆膜等关键技术的应用,解决了高效率、高峰值功率容量和高可靠性等难题。尤其是采用COM法优化电子注群聚,与采用二次谐波群聚法相比,在同样的高频管体长度下,可将互作用效率进一步提高10%左右。产品研制成功,将国内X波段速调管的功率水平由3 MW提升至50 MW,产品性能已达到国际先进水平。     

W波段分布作用速调管的研制

简要介绍了一种W波段分布作用速调管的设计思路、设计方案和模拟结果,并给出了该管的测试结果。该管采用大压缩比圆柱电子枪和永磁聚焦系统,阴极电压17 kV,阴极电流0.78 A;高频系统由5间隙和11间隙（输出腔）的分布作用腔组成,采用长短槽梯形结构。样管实现了脉冲输出功率大于2 kW、带宽500 MHz、增益40 dB、工作比5%等指标。     

GaAs FET功率放大器温度补偿的设计

介绍了GaAs FET功率放大器温度补偿的基本原理,分析了GaAs FET功率放大器的增益随温度变化的原因,并给出了解决方法。此方法还可移植到其他类似需要温度补偿的放大器中。     

基于神经网络自适应控制线性功率放大器的设计

基于人造神经网络提出一种算法,该算法的一般特征可绘制功率放大器响应多项式的最佳系数,作为放大器的预失真器输入信号,描述了整个控制过程每一步的初始值的设定和功能。利用该方法通过对一个实际的装有对等预失真电路的功率放大器测试,测试结果表明这种方法的可行性,很适合这类功率放大器的设计。     

D波段功率放大器设计

基于0.13 m SiGe BiCMOS工艺, 研究和设计了一种D波段功率放大器芯片。该放大器芯片用了四个功率放大器单元和两个T型结网络构成。功率放大器单元采用了三级的cascode电路结构。低损耗的片上T型结网络既能起到片上功率合成/分配的功能, 又能对输入输出进行阻抗匹配。对电路结构进行了设计、流片验证和测试。采用微组装工艺将该芯片封装成为波导模块。小信号测试结果表明:该功放芯片工作频率为125~150 GHz, 最高增益在131 GHz为21 dB, 最低增益在150 GHz为17 dB, 通带内S22小于-7 dB, S11小于-10 dB。大信号测试结果表明:该功放模块在128~146 GHz带内输出功率都大于13 dBm, 在139 GHz时, 具有最高输出功率为13.6 dBm, 且1 dB压缩功率为12.9 dBm。     

D波段功率放大器设计

基于0.13 m SiGe BiCMOS工艺, 研究和设计了一种D波段功率放大器芯片。该放大器芯片用了四个功率放大器单元和两个T型结网络构成。功率放大器单元采用了三级的cascode电路结构。低损耗的片上T型结网络既能起到片上功率合成/分配的功能, 又能对输入输出进行阻抗匹配。对电路结构进行了设计、流片验证和测试。采用微组装工艺将该芯片封装成为波导模块。小信号测试结果表明：该功放芯片工作频率为125~150 GHz, 最高增益在131 GHz为21 dB, 最低增益在150 GHz为17 dB, 通带内S22小于-7 dB, S11小于-10 dB。大信号测试结果表明：该功放模块在128~146 GHz带内输出功率都大于13 dBm, 在139 GHz时, 具有最高输出功率为13.6 dBm, 且1 dB压缩功率为12.9 dBm。     

应用Spice程序分析高频功率放大器的动态特性

应用Spice程序对高频功率放大器进行了时域仿真和傅立叶分析,分别讨论了负载阻抗RL、输入信号的幅值Usm和集电极电源电压EC变化对高频功率放大器的动态特性的影响,应用仿真手段可以比硬件电路板实验更透彻地了解理论设计中存在的问题及其解决方法。能简化电路设计过程,优化高频功率放大器电路的设计。     

A four-passed ytterbium-doped fiber amplifier

In this paper, a four-passed ytterbium-doped fiber amplifier (YDFA) is discussed. The gain and the pump and the signal light propagation characteristics of the four-passed YDFA are described. It is found that, while using a shorter length of the fiber, a four-passed fiber amplifier can realize the same output power as a single-pass fiber amplifier, and, for the same fiber lengths, a four-passed fiber amplifier offers a significantly higher power than its single-pass counterpart.     

128 W单频线偏振光纤放大器特性研究

高功率单频激光在激光雷达、光谱学、精密测量等领域具有广阔的应用前景.采用中心波长为1064 nm、光谱线宽为20 kHz、偏振消光比（PER）高于20 dB的单频线偏振分布式反馈光纤激光器做种子源（尾纤输出功率约为10 mW）,利用种子注入主振荡功率光纤放大技术,通过两级级联放大实现了128 W高功率单频、线偏振、近衍射极限单模连续激光输出.主放大器光-光效率达到83%,PER高于12 dB.采用分段温控技术有效地提高了光纤中的受激布里渊散射（SBS）阈值,实验中未观察到明显的放大自发辐射和SBS现象,进 关键词： 掺Yb光纤放大器 主振荡功率光纤放大 单频 线偏振     

X-band inverse class-F GaN internally-matched power amplifier

An X-band inverse class-F power amplifier is realized by a 1-mm Al Ga N/Ga N high electron mobility transistor(HEMT).The intrinsic and parasitic components inside the transistor,especially output capacitor Cds,influence the harmonic impedance heavily at the X-band,so compensation design is used for meeting the harmonic condition of inverse class-F on the current source plane.Experiment results show that,in the continuous-wave mode,the power amplifier achieves 61.7% power added efficiency(PAE),which is 16.3% higher than the class-AB power amplifier realized by the same kind of HEMT.To the best of our knowledge,this is the first inverse class-F Ga N internally-matched power amplifier,and the PAE is quite high at the X-band.     

26W near diffraction limited Q-switched green laser based on a diode-end-pumped master oscillator power amplifier

An efficient acousto-optically Q-switched extracavity frequency-doubled 532nm laser based on a diode-end-pumped master oscillator power amplifier (MOPA) is demonstrated. With a type I non-critically phase-matched LBO, 26W of average power at 532nm in a near diffraction limited mode at a repetition rate of 30kHz was generated under 43W pump power of 1064nm Nd:YVO_{4} laser, which correspond to a frequency-doubling conversion efficiency of 60%.     

High power tandem pumping fibre amplifier

We demonstrate a high efficiency 1083 nm fibre amplifier tandem pumped by a 1030 nm fibre laser. The 1030 nm fibre laser is coupled into a 25 m long single clad ytterbium doped fibre via a high power wave division multiplexer to core pump the 1083 nm signal laser. An output power of 4.5 W and a power conversion efficiency of 76.6% are achieved without power-roll. The performance of the amplifier can be improved by optimizing the gain fibre length.     

全光纤结构高功率主振荡功率放大型单频光纤激光器

研制了一台全光纤结构主振荡功率放大型掺镱单频光纤激光器。该光纤激光器包括种子激光器和级联放大器两部分。种子激光器是自行搭建的环形腔结构的单频窄线宽光纤激光器。在976 nm半导体激光器泵浦下,能够输出线宽为10 MHz量级、波长为1 079.88 nm的单频光,激光功率为10.02 W,光-光转化效率为58.9%,斜率效率为65.3%。     

中频放大器组件的研制

文中详细介绍了中频放大器的设计思路及测试结果,该组件具有体积小、技术性能稳定、调整方便等特点。     

高功率跨波段相对论速调管放大器模拟设计

设计了一种能在S波段和C波段实现稳定输出的高功率相对论速调管放大器,并使用电磁粒子PIC程序进行了模拟研究。模拟结果表明：采用700 kV,4 kA的电子束,在注入微波功率340 kW、注入微波频率分别为2.8 GHz和3.2 GHz的条件下,通过合理选择输入腔和中间腔的结构和工作模式、调节器件输出腔的腔长,模拟实现了S波段（3.2 GHz）和C波段（5.6 GHz）分别为1 GW和490 MW的微波输出,束波转换效率分别约为35%和17%。