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功率放大器常用核心器件介绍
2018-04-18

EMC测试系统所用的功率放大器按照所用核心器件一般分为固态功率放大管和行波管放大管TWTA。随着芯片技术的发展,行波管放大管逐步被优点更多的固态放大管(如LDMOS/GaAs/GaN等 功率放大管)取代。

功率放大器核心器件功率放大管占整个系统的价格比高达60%以上,这里简单介绍一下功率放大器常用的几种核心器件:

A、行波管器件

行波管即电子管真空器件,它是通过电磁场与电子注发生能量交换使高频信号得以放大的微波真空器件,行波管是靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管。行波管是当今广泛应用于雷达、电子对抗、通信等领域作为微波功率放大的核心器件。特别是耦合腔慢波电路行波管因其具有高峰值功率、高平均功率输出能力和高效率、大占空比等特点而广泛应用于火控、搜索、警戒雷达等。

由于行波管功率放大器属于真空电子管放大器,其工作在高电压环境中,且控制电路比较复杂,因此其工作的可靠性、稳定性不如固态功率放大器。早期来说,在超大功率应用方面,行波管功率放大器的性价比还是比固态功率放大器高。但是随着固态功率管的生产工艺和技术的提升,固态功率管的成本呈下降趋势。

B、LDMOS

 一般用在低于3.5GHz的固态功率放大器,单片功率可达1000W或者更高,无故障工作时间可达 100 万小时,更耐用,综合性能优势明显。LDMOS非常适合长脉冲和高占空比应用,因为它具有非常低的每瓦特热阻,这也提升了其出色的VSWR耐受特性。LDMOS是一种比双极晶体管更新的技术,广泛应用于高线性通信以及宽带CW放大器,也是L波段脉冲应用的绝佳选择。LDMOS具有热稳定性、频率稳定性、更高的增益、提高的耐久性、更低的噪音、更低的反馈电容、更简单的偏流电路、恒定的输入阻抗、更好的IMD性能、更低的热阻、更佳的AGC能力。

C、砷化镓GaAs

砷化镓GaAs功率管可以工作在较高的特征频率、单片具有高增益特点、单片功率可达50W、匹配电路容易实现、具有很高的击穿电压、工作温度范围宽、器件稳定可靠性高。广泛用于雷达、电子对抗、移动通信等领域功率放大器。

D、氮化镓GaN

氮化镓GaN功率管可以覆盖更广的带宽且线性度好、 抗失配能力强,并且其击穿电压和工作电压要比GaAs高,DC转化为射频的效率高、工作温度范围宽、器件稳定可靠性高,因此GaN材料更适合做单片大功率器件。GaN诸多优点使得它也特别适合高可靠性的空间应用。随着成本的下降它的应用会越来越多。