產品列表PRODUCTS LIST
微波(bo)功(gong)率放大器(qi)(qi)主要分為真(zhen)空(kong)和固(gu)態(tai)兩種形(xing)式。基于(yu)真(zhen)空(kong)器(qi)(qi)件(jian)的功(gong)率放大器(qi)(qi)，曾(ceng)在軍事(shi)裝備的發(fa)(fa)展*扮演(yan)過(guo)重要角色(se)，而且由于(yu)其(qi)(qi)功(gong)率與效率的優勢，現(xian)在仍廣泛(fan)應(ying)用于(yu)雷達、通信、電(dian)子(zi)對抗等領域。后隨著(zhu) GaAs 晶體管的問世，固(gu)態(tai)器(qi)(qi)件(jian)開始在低頻(pin)段(duan)替代(dai)真(zhen)空(kong)管，尤其(qi)(qi)是隨著(zhu) GaN，SiC 等新材料的應(ying)用，固(gu)態(tai)器(qi)(qi)件(jian)的競(jing)(jing)爭(zheng)力(li)已(yi)大幅提高。本文將(jiang)對兩種器(qi)(qi)件(jian)以及它們(men)競(jing)(jing)爭(zheng)與融(rong)合的產物——微波(bo)功(gong)率模塊（MPM）的發(fa)(fa)展情況(kuang)作一介(jie)紹(shao)與分析，以充分了(le)解 水平，也(ye)對促進國內(nei)技術的發(fa)(fa)展有所助益。
1. 真空放大器件
跟固態器件(jian)相比，真(zhen)空(kong)(kong)器件(jian)的(de)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)優(you)點是工作頻(pin)率(lv)高、頻(pin)帶寬(kuan)、功率(lv)大、效率(lv)高，主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)缺點是體積和質量均較(jiao)大。真(zhen)空(kong)(kong)器件(jian)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)包括(kuo)行(xing)波(bo)管(guan)(guan)、磁控(kong)管(guan)(guan)和速調管(guan)(guan)，它們(men)具有各自的(de)優(you)勢，應(ying)用于(yu)不同(tong)的(de)領域。其中，行(xing)波(bo)管(guan)(guan)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)優(you)勢為頻(pin)帶寬(kuan)，速調管(guan)(guan)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)優(you)勢為功率(lv)大，磁控(kong)管(guan)(guan)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)優(you)勢為效率(lv)高。行(xing)波(bo)管(guan)(guan)應(ying)用較(jiao)為廣泛(fan)，因此本(ben)文主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)以行(xing)波(bo)管(guan)(guan)為例介紹真(zhen)空(kong)(kong)器件(jian)。
1.1 歷史發展
真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)電(dian)(dian)子器(qi)件的發(fa)展(zhan)可追(zhui)溯到(dao)(dao)(dao)二戰期(qi)間。1963 年，TWTA 技術(shu)在設計(ji)(ji)變革方面取得了實質(zhi)性進展(zhan)，提高了射(she)頻輸出的功率(lv)和效(xiao)率(lv)，封(feng)裝也(ye)更加緊湊。1973 年，歐洲先(xian)行(xing)(xing)波管(guan)放(fang)大器(qi)研(yan)制成功。然而，到(dao)(dao)(dao)了 20 世紀(ji) 70 年代(dai)中(zhong)期(qi)，半導體器(qi)件異(yi)軍(jun)突(tu)起，真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)器(qi)件投入(ru)大幅減(jian)少，其發(fa)展(zhan)遭遇困(kun)難。直到(dao)(dao)(dao) 21 世紀(ji)初，美國三軍(jun)特設委員會詳細討論(lun)了功率(lv)器(qi)件的歷史(shi)、現狀(zhuang)和發(fa)展(zhan)，指(zhi)出真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)器(qi)件和固態器(qi)件之間的平衡投資戰略(lve)。2015 年，美國先(xian)進計(ji)(ji)劃(hua)(hua)研(yan)究局 DARPA 分別(bie)啟(qi)動了 INVEST，HAVOC 計(ji)(ji)劃(hua)(hua)，支持真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)功率(lv)器(qi)件的發(fa)展(zhan)和不斷增長的軍(jun)事(shi)系統需要，特別(bie)是毫米(mi)波及 THz 行(xing)(xing)波管(guan)。當前(qian)真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)器(qi)件已(yi)取得長足進步(bu)，在雷(lei)達、通(tong)信(xin)、電(dian)(dian)子戰等(deng)系統中(zhong)應用(yong)廣泛。
1.2 研究與應用現狀
隨著技術的(de)(de)不斷(duan)進步，現(xian)階段行(xing)波(bo)管主要呈現(xian)以(yi)下特(te)點。一是(shi)(shi)高頻率(lv)、寬帶、高效(xiao)率(lv)的(de)(de)特(te)點，可有效(xiao)減小系統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)體積、重量、功(gong)耗和熱(re)耗，在(zai)星載(zai)、彈載(zai)、機載(zai)等平(ping)臺上(shang)適(shi)應(ying)性更(geng)強，從而(er)在(zai)軍事應(ying)用上(shang)優(you)勢突出。二(er)是(shi)(shi)耐(nai)高溫(wen)特(te)性，使行(xing)波(bo)管的(de)(de)功(gong)率(lv)和相位隨著溫(wen)度的(de)(de)變(bian)化波(bo)動微小，對系統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)環境控制要求大大降低。三是(shi)(shi)抗(kang)強電磁干擾和攻擊特(te)性，使其在(zai)高功(gong)率(lv)微波(bo)武器和微波(bo)彈的(de)(de)對抗(kang)中顯(xian)示出堅實的(de)(de)生存能力。四是(shi)(shi)壽(shou)命大幅提高，統(tong)(tong)(tong)計研究顯(xian)示，大功(gong)率(lv)行(xing)波(bo)管使用壽(shou)命普遍大于(yu) 5 000 h，中小功(gong)率(lv)產品壽(shou)命大于(yu) 10 000 h，達到武器全壽(shou)命周(zhou)期。圖 1 為(wei) 2000 年前產品的(de)(de)平(ping)均*故(gu)障時間（MTTF）統(tong)(tong)(tong)計，可以(yi)看出各類系統(tong)(tong)(tong)中真空(kong)器件的(de)(de)穩定性都有提升，空(kong)間行(xing)波(bo)管的(de)(de) MTTF 更(geng)是(shi)(shi)達到數(shu)百萬 h 量級(ji)，表現(xian)出*的(de)(de)可靠性。
圖 1 真空功(gong)率器(qi)件 MTTF 概況
公(gong)開報(bao)(bao)道顯示，美軍作戰平臺中(zhong)真空器件被(bei)大量使用，是現役電子戰、雷(lei)達(da)和(he)通信(xin)的(de)主要功率(lv)器件。新開發(fa)的(de)高(gao)(gao)頻段、小(xiao)型化行波(bo)(bo)管(guan)(guan)及功率(lv)模塊(kuai)進一步(bu)推動高(gao)(gao)性能裝備的(de)不斷出(chu)現。典型應用包括車載(zai)防空反(fan)導系(xi)統、地基遠程(cheng)預(yu)警與(yu)情報(bao)(bao)系(xi)統、機(ji)載(zai)火(huo)控(kong)系(xi)統、無人機(ji)通信(xin)系(xi)統、電子戰系(xi)統、空間以及衛星通信(xin)系(xi)統等。下面介紹當前正在研究和(he)應用的(de)行波(bo)(bo)管(guan)(guan)的(de)幾(ji)種重要技術(shu)。
1.2.1 行波管有源組陣技術
國(guo)外近幾(ji)年主要在(zai)更高頻段發展一(yi)系列的小型化行波管(guan)，頻段覆蓋 X，Ku，K，Ka，140 GHz 等，并不斷在(zai)新(xin)技(ji)術(shu)上獲得突(tu)破。國(guo)內(nei)經(jing)過近 10 多(duo)年的努力，行波管(guan)在(zai)保持大功(gong)率和高效(xiao)率的前提下，體積(ji)減小了 1 個數量級，為(wei)有(you)源組陣技(ji)術(shu)奠定了良好的基(ji)礎。
行(xing)波(bo)(bo)(bo)管有源組陣(zhen)的(de)形式(shi)分(fen)為單(dan)元放大(da)式(shi)和(he)子陣(zhen)放大(da)式(shi)兩種。與(yu)無源相(xiang)控陣(zhen)相(xiang)比(bi)，其(qi)(qi)單(dan)個(ge)(ge)行(xing)波(bo)(bo)(bo)管的(de)功率(lv)要求低(di)(di)，器件(jian)的(de)可(ke)(ke)靠(kao)性和(he)壽命相(xiang)對(dui)(dui)較高(gao)。同時各通道相(xiang)對(dui)(dui)獨立，某通道出現(xian)故(gu)障不(bu)會(hui)影響到(dao)其(qi)(qi)他通道，因此系統的(de)可(ke)(ke)靠(kao)性高(gao)。而(er)且整個(ge)(ge)輻射陣(zhen)面可(ke)(ke)以分(fen)多個(ge)(ge)區域獨立工作(zuo)，實現(xian)系統多目標、多任(ren)務(wu)的(de)能力(li)。與(yu)固(gu)態有源相(xiang)控陣(zhen)相(xiang)比(bi)，作(zuo)用距(ju)離更(geng)遠，威力(li)更(geng)大(da)，且配套的(de)冷(leng)卻車和(he)電源車相(xiang)對(dui)(dui)短小精悍，系統機動性高(gao)，戰場生存能力(li)強。由于(yu)其(qi)(qi)全(quan)金屬、陶瓷(ci)密封結(jie)構(gou)，在面對(dui)(dui)高(gao)功率(lv)微波(bo)(bo)(bo)武器時的(de)生存能力(li)更(geng)強。在相(xiang)同的(de)陣(zhen)面功率(lv)時所需的(de)單(dan)元數將少 1 個(ge)(ge)數量(liang)級，因此成本會(hui)大(da)幅降低(di)(di)。與(yu)單(dan)脈(mo)沖雷達相(xiang)比(bi)，其(qi)(qi)作(zuo)用距(ju)離、分(fen)辨率(lv)、多目標、多任(ren)務(wu)、壽命及任(ren)務(wu)可(ke)(ke)靠(kao)性等指(zhi)標會(hui)更(geng)好。目前，國內正在開展基于(yu)行(xing)波(bo)(bo)(bo)管的(de) Ku 波(bo)(bo)(bo)段稀布(bu)陣(zhen)低(di)(di)柵瓣技術(shu)研究，以期在陣(zhen)元間距(ju) 30 mm 的(de)條件(jian)下實現(xian)−20 dB 的(de)柵瓣。
另外，與行波管(guan)有(you)源組陣(zhen)相配套的(de)(de)(de)(de)小型化大功率(lv)環(huan)行器研究進展迅速。采(cai)用不等(deng)尺寸單元(yuan)組成的(de)(de)(de)(de)非(fei)(fei)周(zhou)期排列(lie)方式(shi)、徑向等(deng)間(jian)距排列(lie)的(de)(de)(de)(de)非(fei)(fei)周(zhou)期環(huan)形陣(zhen)和子陣(zhen)非(fei)(fei)規(gui)則排列(lie)等(deng)新型陣(zhen)面技(ji)術能(neng)夠很好解決大單元(yuan)間(jian)距引起的(de)(de)(de)(de)柵瓣(ban)問(wen)題，這些共同保障行波管(guan)有(you)源組陣(zhen)的(de)(de)(de)(de)推進。
1.2.2 毫米波和 THz 行波管
5G 移(yi)動通信技(ji)術的(de)發展，對 Ka 到(dao) W 波(bo)(bo)(bo)段的(de)毫米波(bo)(bo)(bo)功率放(fang)(fang)大(da)(da)器提(ti)出(chu)(chu)了(le)(le)(le)需求。未來(lai) 5G 需要寬帶接入(ru)(ru)一個地(di)區，而又不能采用光纖的(de)地(di)方，則只能選擇毫米波(bo)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)段。THz 波(bo)(bo)(bo)由于具有頻(pin)率高(gao)、寬帶寬、波(bo)(bo)(bo)束窄等(deng)特點，使得其在雷達探測領(ling)域具有重大(da)(da)的(de)應用潛(qian)力。但隨著頻(pin)率的(de)升高(gao)，對器件的(de)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝要求也(ye)越來(lai)越高(gao)。近年(nian)(nian)來(lai)，微(wei)機械(xie)（MEMS）微(wei)細加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝的(de)全(quan)面引入(ru)(ru)改善了(le)(le)(le)傳統工(gong)(gong)藝，使得真空(kong)器件工(gong)(gong)作頻(pin)率進入(ru)(ru)到(dao)毫米波(bo)(bo)(bo)和(he) THz 頻(pin)段，現有器件 高(gao)已經達到(dao) 1 THz。短毫米波(bo)(bo)(bo)行波(bo)(bo)(bo)管(guan)近年(nian)(nian)來(lai)漸趨成(cheng)熟(shu)，并初(chu)步形成(cheng)了(le)(le)(le)相關(guan)的(de)系列產品，表 1 為國(guo)內(nei)外典型(xing)毫米波(bo)(bo)(bo)行波(bo)(bo)(bo)管(guan)產品。諾(nuo)格公司在 2013 年(nian)(nian)成(cheng)功研(yan)制(zhi)出(chu)(chu)了(le)(le)(le) 220 GHz 的(de)折疊波(bo)(bo)(bo)導行波(bo)(bo)(bo)管(guan)功率放(fang)(fang)大(da)(da)器，國(guo)內(nei)中(zhong)電第十二研(yan)究(jiu)所(suo)以及中(zhong)國(guo)工(gong)(gong)程物理研(yan)究(jiu)院都開展了(le)(le)(le) 220 GHz 行波(bo)(bo)(bo)管(guan)的(de)研(yan)究(jiu)工(gong)(gong)作，諾(nuo)格公司在 2016 年(nian)(nian)還*將行波(bo)(bo)(bo)管(guan)工(gong)(gong)作頻(pin)率提(ti)高(gao)到(dao) 1 THz。表 2 為一些 THz 行波(bo)(bo)(bo)管(guan)典型(xing)研(yan)究(jiu)的(de)測試結果。
1.3 發展趨勢
1.3.1 更高頻段
毫(hao)無疑問，工作頻(pin)(pin)段(duan)(duan)(duan)(duan)高(gao)(gao)是 TWTA 的(de)優勢(shi)(shi)所在。在高(gao)(gao)頻(pin)(pin)段(duan)(duan)(duan)(duan)，固態(tai)功(gong)率(lv)放大(da)器（SSPA）的(de)輸出功(gong)率(lv)和效(xiao)率(lv)均(jun)遠低(di)于(yu) TWTA，因(yin)此高(gao)(gao)頻(pin)(pin)化是 TWTA 的(de)必然發展趨勢(shi)(shi)。MEMS 微細加工工藝促使(shi)毫(hao)米波(bo)(bo)和 THz 頻(pin)(pin)段(duan)(duan)(duan)(duan)的(de)研究(jiu)推(tui)進(jin)。空間行波(bo)(bo)管隨著 Ku 波(bo)(bo)段(duan)(duan)(duan)(duan)的(de)趨于(yu)飽和以及高(gao)(gao)清電視、多媒(mei)體通信等市場需求的(de)驅(qu)動使(shi)得 Ka 波(bo)(bo)段(duan)(duan)(duan)(duan)的(de)應用逐漸增多，而且有往 Q/V 頻(pin)(pin)段(duan)(duan)(duan)(duan)遷移的(de)趨勢(shi)(shi)，已逐漸成為(wei)新的(de)研究(jiu)熱點(dian)。而 THz 頻(pin)(pin)段(duan)(duan)(duan)(duan)的(de)通信具(ju)有*傳輸速(su)率(lv)，隨著波(bo)(bo)導技術的(de)進(jin)步，在外太空探(tan)測中(zhong) TWTA 的(de)應用潛(qian)力很大(da)。
1.3.2 更高的效率
應用以(yi)來，各個(ge)波(bo)段行(xing)波(bo)管的(de)(de)效(xiao)率(lv)均在不(bu)斷(duan)提高(gao)。目(mu)前(qian) L3 公司制造的(de)(de) Ku 波(bo)段 88125H，效(xiao)率(lv)可達 73%，為當前(qian)公開報道(dao)的(de)(de)高(gao)值(zhi)(zhi)。目(mu)前(qian)電源效(xiao)率(lv)已經很高(gao)，普(pu)遍優(you)于 90%，進(jin)一(yi)步提高(gao)效(xiao)率(lv)將(jiang)是一(yi)種(zhong)研發挑戰，因此主要(yao)靠提高(gao)行(xing)波(bo)管的(de)(de)效(xiao)率(lv)以(yi)實(shi)現總效(xiao)率(lv)值(zhi)(zhi)的(de)(de)增加。通過優(you)化行(xing)波(bo)管螺旋節(jie)距分布就是一(yi)種(zhong)提升效(xiao)率(lv)的(de)(de)有效(xiao)方法(fa)。
1.3.3 小型化行波管
TWTA 小(xiao)型化(hua)技術在過(guo)去幾十年中已有(you)了(le)顯著(zhu)的(de)(de)改進(jin)，而且行(xing)波(bo)管有(you)源組陣等(deng)(deng)技術的(de)(de)發展推動著(zhu)行(xing)波(bo)管小(xiao)型化(hua)不斷向前發展。另外 TWTA 的(de)(de)一個潛(qian)在的(de)(de)變化(hua)是(shi)增(zeng)加 Mini-TWT 的(de)(de)使用。Mini-TWT 是(shi)傳統 TWT 的(de)(de)小(xiao)版本，是(shi)微波(bo)功(gong)率模塊的(de)(de)基礎，雖無法達到高射頻輸出(chu)功(gong)率，但在減小(xiao)體積(ji)的(de)(de)同時也(ye)提(ti)高了(le)效率，尤其在衛(wei)星通信等(deng)(deng)領域影(ying)響(xiang)重大(da)。
2. 固態放大器件
固(gu)態器件，也(ye)就是(shi)半導(dao)體(ti)(ti)電子器件。與 TWTA 類(lei)似，SSPA 通常(chang)需配置集成(cheng)電源(yuan)，其(qi)(qi)不(bu)同在于(yu)(yu)，SSPA 使用(yong)場效應(ying)(ying)晶體(ti)(ti)管(guan)作(zuo)(zuo)為射頻(pin)功(gong)率(lv)(lv)(lv)放(fang)大的主要器件，工作(zuo)(zuo)電壓低(di)(di)，實現(xian)也(ye)更(geng)加容易。由(you)于(yu)(yu)其(qi)(qi)單體(ti)(ti)輸(shu)出功(gong)率(lv)(lv)(lv)較(jiao)低(di)(di)，為了實現(xian)高功(gong)率(lv)(lv)(lv)放(fang)大，SSPA 需要將(jiang)許多功(gong)率(lv)(lv)(lv)晶體(ti)(ti)管(guan)并聯放(fang)置，從而實現(xian)輸(shu)出功(gong)率(lv)(lv)(lv)的合成(cheng)。固(gu)態器件具有體(ti)(ti)積小、噪(zao)聲低(di)(di)、穩定(ding)性好的優點(dian)，缺點(dian)是(shi)應(ying)(ying)用(yong)頻(pin)帶低(di)(di)、單體(ti)(ti)輸(shu)出功(gong)率(lv)(lv)(lv)小、效率(lv)(lv)(lv)低(di)(di)。
2.1 歷史發展
二戰以來(lai)，信(xin)息技(ji)術取得了(le)(le)飛(fei)速發(fa)展，發(fa)起并推(tui)動了(le)(le)第(di)三次科技(ji)革命，深刻地改變(bian)了(le)(le)人(ren)們的(de)(de)生活和(he)學習(xi)方式(shi)，也改變(bian)了(le)(le)世(shi)(shi)界格(ge)局和(he)軍事斗(dou)爭形式(shi)。微(wei)(wei)電(dian)子技(ji)術是(shi)信(xin)息技(ji)術的(de)(de)核心(xin)，而(er)半導(dao)體材料是(shi)微(wei)(wei)電(dian)子技(ji)術的(de)(de)基石(shi)。受(shou)半導(dao)體材料本身的(de)(de)限制，固(gu)態(tai)功(gong)率(lv)(lv)(lv)器件效率(lv)(lv)(lv)比較(jiao)低(di)，在較(jiao)高頻率(lv)(lv)(lv)下輸出功(gong)率(lv)(lv)(lv)非常小，并且隨著頻率(lv)(lv)(lv)和(he)帶(dai)寬的(de)(de)增加，其輸出功(gong)率(lv)(lv)(lv)電(dian)平顯著下降，器件成本也大(da)幅(fu)度上(shang)升。為(wei)滿(man)足無線(xian)通訊(xun)、雷(lei)達、航(hang)空(kong)航(hang)天等(deng)對(dui)器件高頻率(lv)(lv)(lv)、寬帶(dai)寬、大(da)功(gong)率(lv)(lv)(lv)和(he)高效率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)要求，20 世(shi)(shi)紀 90 年代(dai)起，以 GaN 和(he) SiC 為(wei)代(dai)表的(de)(de)寬禁(jin)帶(dai)新型半導(dao)體材料深刻地改變(bian)了(le)(le)固(gu)態(tai)功(gong)率(lv)(lv)(lv)放大(da)器的(de)(de)性能，并引(yin)起了(le)(le)人(ren)們的(de)(de)關注和(he)研究。
2.2 研究與應用現狀
2.2.1 應用現狀
公(gong)(gong)開信息顯示，各(ge)家的(de)(de)產品(pin)主要還(huan)是(shi)集中(zhong)在 L，S 和(he)(he) C 波(bo)(bo)(bo)段(duan)(duan)。就空(kong)間應用(yong) SSPA 來說，2016 年(nian)，馬薩諸塞州(zhou)航空(kong)航天(tian)技術研究所的(de)(de)研究表明，SSPA 實際(ji)上(shang)可用(yong)于高達 Ku 波(bo)(bo)(bo)段(duan)(duan)的(de)(de)頻率(lv)(lv)，且該波(bo)(bo)(bo)段(duan)(duan)中(zhong) SSPAs 的(de)(de)比例從波(bo)(bo)(bo)音公(gong)(gong)司(si)之前(qian)研究中(zhong)的(de)(de)大約 1%增(zeng)(zeng)加到(dao) 6%，但更高波(bo)(bo)(bo)段(duan)(duan)則(ze)很少有應用(yong)了。一(yi)些(xie)好的(de)(de)制(zhi)造商的(de)(de)產品(pin)也可以大致說明 SSPA 的(de)(de)應用(yong)情況。NEC 公(gong)(gong)司(si)的(de)(de) SSPA，在 L 波(bo)(bo)(bo)段(duan)(duan)輸出(chu)(chu)功率(lv)(lv)和(he)(he)標(biao)稱增(zeng)(zeng)益(yi)(yi)為(wei) 55 W 和(he)(he) 61 dB，S 波(bo)(bo)(bo)段(duan)(duan)為(wei) 24 W 和(he)(he) 70 dB，C 波(bo)(bo)(bo)段(duan)(duan)則(ze)為(wei) 20 W 和(he)(he) 86 dB。Airbus Defense and Space 公(gong)(gong)司(si)開發的(de)(de) SSPA，L 波(bo)(bo)(bo)段(duan)(duan)和(he)(he) S 波(bo)(bo)(bo)段(duan)(duan)器件的(de)(de)輸出(chu)(chu)功率(lv)(lv)為(wei) 15 W，效(xiao)率(lv)(lv)為(wei) 31%，標(biao)稱增(zeng)(zeng)益(yi)(yi)為(wei) 67 dB，C 波(bo)(bo)(bo)段(duan)(duan)的(de)(de)輸出(chu)(chu)功率(lv)(lv)為(wei) 20 W，效(xiao)率(lv)(lv)為(wei) 37%，標(biao)稱增(zeng)(zeng)益(yi)(yi)為(wei) 70 dB。
2.2.2 GaN 產品
GaN 材料(liao)作為寬禁帶(dai)半(ban)導體(ti)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要代表，以(yi)*的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)優(you)(you)勢，在(zai)眾多半(ban)導體(ti)材料(liao)中脫穎而出，引起(qi)了廣泛的(de)(de)(de)(de)關注(zhu)和(he)研(yan)究。如表 3 所(suo)示，GaN 相比其(qi)(qi)它材料(liao)具有(you)更*的(de)(de)(de)(de)特性(xing)：大的(de)(de)(de)(de)禁帶(dai)寬度(du)，是 GaN 材料(liao)大功(gong)率(lv)應(ying)(ying)用(yong)的(de)(de)(de)(de)根(gen)本所(suo)在(zai)；*的(de)(de)(de)(de)電(dian)子遷移(yi)率(lv)，決(jue)定了器(qi)(qi)件的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)工作頻率(lv)和(he)放大增(zeng)益；高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)飽和(he)電(dian)子漂移(yi)速度(du)，提高(gao)(gao)(gao)了頻率(lv)特性(xing)，使其(qi)(qi)適于(yu)高(gao)(gao)(gao)頻器(qi)(qi)件的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)；高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)擊穿場強，有(you)利于(yu)器(qi)(qi)件應(ying)(ying)用(yong)于(yu)大功(gong)率(lv)信號，也有(you)利于(yu)器(qi)(qi)件尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)(de)減小；良好的(de)(de)(de)(de)熱導率(lv)，可降低溝道(dao)溫度(du)，使得器(qi)(qi)件的(de)(de)(de)(de)工作性(xing)能(neng)穩定；低的(de)(de)(de)(de)介電(dian)常數，這可使器(qi)(qi)件尺(chi)寸(cun)增(zeng)大以(yi)提高(gao)(gao)(gao)器(qi)(qi)件功(gong)率(lv)，也可提高(gao)(gao)(gao)器(qi)(qi)件頻率(lv)特性(xing)；高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de) Baliga 優(you)(you)值，使其(qi)(qi)特別適合于(yu)高(gao)(gao)(gao)頻寬帶(dai)大功(gong)率(lv)領域應(ying)(ying)用(yong)。
近(jin)年來，在微波(bo)(bo)發射系(xi)統(tong)(tong)中普遍應(ying)用(yong)多個微波(bo)(bo)單片(pian)集成電路（MMIC）進(jin)(jin)行功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)合(he)成以獲(huo)得更(geng)高(gao)的(de)(de)輸出功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)。而采用(yong) GaN 材(cai)料研制(zhi)的(de)(de) MMIC 單片(pian)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)密度高(gao)、電流(liu)小、效率(lv)(lv)(lv)(lv)高(gao)。國內已采用(yong) Ku 頻段(duan) GaN 材(cai)料單片(pian)和(he)一款波(bo)(bo)導合(he)成網(wang)絡(luo)研制(zhi)出一種功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放(fang)大(da)(da)器(qi)，并通過多個該放(fang)大(da)(da)器(qi)進(jin)(jin)行功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)合(he)成，得到了(le)更(geng)大(da)(da)的(de)(de)寬帶輸出功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)，在軍事及民(min)用(yong)領域均可(ke)適(shi)用(yong)。另提出了(le)一種基于等效電路參(can)數(shu)多偏(pian)差統(tong)(tong)計(ji)模(mo)(mo)型的(de)(de)微波(bo)(bo) GaN 高(gao)電子(zi)遷移率(lv)(lv)(lv)(lv)晶體管（HEMT）功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放(fang)大(da)(da)器(qi)的(de)(de)設計(ji)方法，并利用(yong)統(tong)(tong)計(ji)建模(mo)(mo)方法驗證了(le)統(tong)(tong)計(ji)模(mo)(mo)型。采用(yong)此模(mo)(mo)型進(jin)(jin)行 Ku 波(bo)(bo)段(duan) GaN HEMT 功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)放(fang)大(da)(da)器(qi)設計(ji)，具有較高(gao)的(de)(de)漏極(ji)效率(lv)(lv)(lv)(lv)，模(mo)(mo)擬結果在統(tong)(tong)計(ji)上與測量結果一致。
2.3 發展趨勢
GaN 和(he) SiC 等(deng)新材料優(you)勢明顯，它們使得固態(tai)器件(jian)的(de)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)、頻(pin)率(lv)(lv)和(he)帶寬都得到(dao)了提(ti)(ti)(ti)高(gao)。SiC 的(de)材料成本較(jiao)高(gao)，這也(ye)成為(wei)阻礙(ai)其(qi)發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)一個因素，但應用(yong)前(qian)景廣闊。GaN 技(ji)(ji)(ji)術(shu)正快速發(fa)展(zhan)(zhan)并逐步走(zou)向(xiang)應用(yong)，未來還將繼續向(xiang)高(gao)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)和(he)高(gao)效(xiao)率(lv)(lv)改(gai)進，包(bao)括基(ji)于(yu)金剛石襯底提(ti)(ti)(ti)高(gao)散(san)熱(re)能力和(he)大功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)密度(du)，采(cai)用(yong)新型場板結構(gou)改(gai)善晶體管(guan)電(dian)(dian)流崩塌效(xiao)應以提(ti)(ti)(ti)高(gao)輸(shu)出功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)，采(cai)用(yong)堆疊結構(gou)提(ti)(ti)(ti)高(gao)功(gong)(gong)(gong)放電(dian)(dian)路電(dian)(dian)壓(ya)擺幅和(he)輸(shu)出功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)等(deng)。此外，它還將繼續向(xiang)更高(gao)頻(pin)段突破(po)，包(bao)括等(deng)比例(li)縮小技(ji)(ji)(ji)術(shu)提(ti)(ti)(ti)升特征頻(pin)率(lv)(lv)，克服擊穿電(dian)(dian)壓(ya)降低、短溝道效(xiao)應、漏延遲(chi)、寄生 RC 延遲(chi)惡(e)化等(deng)問題(ti)。更高(gao)集(ji)成度(du)增強技(ji)(ji)(ji)術(shu)，電(dian)(dian)滲析法（ED）工藝(yi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)及支持片上系(xi)統 SoC 技(ji)(ji)(ji)術(shu)等(deng)也(ye)是其(qi)發(fa)展(zhan)(zhan)方向(xiang)。
3. 微波功率模塊
如前所述，電(dian)真(zhen)(zhen)空器(qi)件(jian)(jian)(jian)單(dan)管功率(lv)(lv)大(da)于固(gu)態(tai)器(qi)件(jian)(jian)(jian)，可以應用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)頻段也(ye)更高(gao)，但真(zhen)(zhen)空器(qi)件(jian)(jian)(jian)需要高(gao)壓(ya)(ya)電(dian)源，體(ti)積和質量較大(da)。而(er)固(gu)態(tai)功率(lv)(lv)器(qi)件(jian)(jian)(jian)由于半導體(ti)本身材料限制，效率(lv)(lv)較低(di)，而(er)且不適用(yong)(yong)(yong)于高(gao)頻率(lv)(lv)。在(zai)此(ci)情況下，微波功率(lv)(lv)模塊（MPM）應運而(er)生。MPM 作(zuo)為一種新型的(de)(de)(de)微波功率(lv)(lv)器(qi)件(jian)(jian)(jian)，其(qi)(qi)大(da)的(de)(de)(de)特點(dian)在(zai)于充分利用(yong)(yong)(yong)了(le)真(zhen)(zhen)空器(qi)件(jian)(jian)(jian)和固(gu)態(tai)器(qi)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)優點(dian)，并避免了(le)其(qi)(qi)各(ge)自的(de)(de)(de)缺點(dian)，從而(er)獲得(de)高(gao)增益、低(di)噪聲、大(da)功率(lv)(lv)、高(gao)效率(lv)(lv)等二(er)者單(dan)獨使用(yong)(yong)(yong)無法獲得(de)的(de)(de)(de)優良性能。其(qi)(qi)集成電(dian)源的(de)(de)(de)設計使用(yong)(yong)(yong)戶不用(yong)(yong)(yong)直(zhi)接面(mian)對(dui)高(gao)壓(ya)(ya)，提(ti)高(gao)了(le)安全性。
3.1 MPM 簡介
MPM 將固(gu)(gu)態(tai)功放(fang)、小(xiao)型化行波管及(ji)微(wei)型集(ji)成(cheng)電源全部封裝在一(yi)個(ge)小(xiao)空間內，創(chuang)造(zao)性地(di)把固(gu)(gu)態(tai)和真空兩種技術結(jie)合起(qi)來(lai)，在性能(neng)上遠(yuan)遠(yuan)地(di)超過(guo)單獨的(de)(de)固(gu)(gu)態(tai)和真空器(qi)件。如圖(tu) 2 所示，固(gu)(gu)態(tai)放(fang)大(da)器(qi)作為前(qian)級(ji)，為整(zheng)個(ge)放(fang)大(da)鏈提(ti)供(gong)低(di)噪(zao)聲和相當的(de)(de)增益，行波管為末(mo)級(ji)功放(fang)，提(ti)供(gong)大(da)功率輸出，集(ji)成(cheng)電源提(ti)供(gong) MPM 所需的(de)(de)各級(ji)電壓，并為模塊提(ti)供(gong)控制和保護功能(neng)。
圖(tu) 2 MPM 的組(zu)成
MPM 將兩種器件的(de)優(you)(you)點有(you)(you)(you)機(ji)結合，具(ju)備了大(da)功(gong)率(lv)(lv)、高效率(lv)(lv)、小體積和(he)低噪(zao)聲等(deng)優(you)(you)點，可用(yong)(yong)于通(tong)信、電(dian)子對抗以及民用(yong)(yong)領域。對于機(ji)載和(he)星載等(deng)應(ying)用(yong)(yong)平臺，由于其對放大(da)器的(de)體積、質量(liang)等(deng)要求嚴格，MPM 也將具(ju)有(you)(you)(you)很好的(de)前(qian)景。另外，由于 MPM 應(ying)用(yong)(yong)非常(chang)方便，傳統的(de) TWTA 也有(you)(you)(you)被 MPM 替代的(de)趨勢。
3.2 MPM 研究現狀
3.2.1 國外發展現狀
MPM 的(de)概念(nian)自 20 世紀 80 年代末*提出以來，相關(guan)技術已較為成(cheng)熟(shu)。目前多(duo)家國外公司如 L3，Thales，Triton，CPI，Selex ES，MITEQ，dBcontrol，e2v 等，均推出了自己的(de) MPM 產(chan)品。如圖 3 所示，可以看出不同品牌及型號的(de) MPM 已涵蓋了 2～45 GHz 的(de)范圍，高(gao)已達到 W 波段(duan)和 G 波段(duan)，連續波輸出功(gong)率高(gao)達 250 W，并呈(cheng)現出低頻模(mo)塊高(gao)功(gong)率化、低功(gong)率模(mo)塊高(gao)頻化的(de)特(te)點。
圖 3 當前 MPM 頻率(lv)功率(lv)分布
MPM 諧(xie)波(bo)抑制均控制在(zai)−11～4 dBc 之(zhi)(zhi)間，雜波(bo)控制在(zai)−60～40 dBc 之(zhi)(zhi)間。MPM 效率主要取決于功率器件和(he)集(ji)成電(dian)源(yuan)的(de)效率，目(mu)前(qian)國外(wai)集(ji)成電(dian)源(yuan)效率一(yi)直處于領 水平，MPM 產品(pin)效率均在(zai) 30%左右(you)。在(zai)小(xiao)型(xing)(xing)化上(shang)，各廠家 MPM 尺(chi)寸(cun)上(shang)嚴(yan)格把控，總體(ti)控制較為(wei)成熟，相對集(ji)中在(zai) 2～3 kg 之(zhi)(zhi)間。而在(zai)尺(chi)寸(cun)上(shang)由(you)于散熱、電(dian)磁兼容設計(ji)等不(bu)同，體(ti)積大小(xiao)不(bu)一(yi)，部(bu)分產品(pin)達到了 MPM 小(xiao)型(xing)(xing)化的(de)，如 L3 公司推出的(de) Ka 頻(pin)段 50 W 產品(pin)，其型(xing)(xing)號為(wei) M1871，如圖 4 所示(shi)，注冊商標采用(yong) NanoMPM，尺(chi)寸(cun)為(wei) 127 mm×76 mm×25 mm，且質量僅為(wei) 700 g。
圖 4 M1871 MPM
3.2.2 國內發展現狀
在(zai)我國，對于 MPM 的(de)研(yan)究起步比較晚，直到 2001 年以后(hou)才正式開展(zhan) MPM 的(de)研(yan)究。通(tong)過近(jin) 20 年的(de)努力，在(zai)典(dian)型頻段內(nei)(nei)(nei)(nei)，國內(nei)(nei)(nei)(nei)也成功(gong)(gong)研(yan)制了(le)功(gong)(gong)率(lv)(lv)量(liang)級和尺(chi)寸(cun)與(yu)國外相當的(de) MPM 產品。當前(qian)，國內(nei)(nei)(nei)(nei)研(yan)發的(de) W 波(bo)(bo)(bo)段 MPM，實現連續波(bo)(bo)(bo) 50 W 的(de)輸(shu)出(chu)(chu)功(gong)(gong)率(lv)(lv)，增益 47 dB，帶(dai)寬 6 GHz，尺(chi)寸(cun) 370 mm×180 mm×45 mm，模塊(kuai)總效(xiao)率(lv)(lv)超(chao)過 10%，均衡放大(da)(da)(da)組件能提(ti)(ti)供 16.5 dB 以上(shang)(shang)的(de)增益，均衡量(liang)達(da)到 7 dB。測試(shi)結(jie)(jie)果顯示，在(zai) 6 GHz 帶(dai)寬內(nei)(nei)(nei)(nei)輸(shu)出(chu)(chu)功(gong)(gong)率(lv)(lv)大(da)(da)(da)于 50 W，整管效(xiao)率(lv)(lv)為 15.7%，集(ji)成電源能提(ti)(ti)供高(gao) 17 kV 的(de)高(gao)壓，該(gai)模塊(kuai)滿(man)足了(le)雷達(da)、通(tong)信、電子(zi)對抗等(deng)系(xi)統對 W 波(bo)(bo)(bo)段寬帶(dai)大(da)(da)(da)功(gong)(gong)率(lv)(lv)輸(shu)出(chu)(chu)的(de)要求。中(zhong)國電子(zi)科技(ji)集(ji)團(tuan)公司第十二(er)研(yan)究所開發的(de) 4～18 GHz 50 W MPM，如圖(tu) 5 所示，效(xiao)率(lv)(lv)達(da) 32%，但尺(chi)寸(cun)僅為 140 mm×86 mm×20 mm，其所用的(de)小型化(hua)行(xing)(xing)波(bo)(bo)(bo)管尺(chi)寸(cun)為 135 mm×25 mm×16 mm，質量(liang) 135 g。中(zhong)國航(hang)天科技(ji)集(ji)團(tuan)公司五(wu)院西安分院正在(zai)研(yan)制 Ku 頻段 500 W 脈沖(chong)雙管 MPM，結(jie)(jie)構(gou)如圖(tu) 6 所示，兩(liang)支固態放大(da)(da)(da)器(qi)、行(xing)(xing)波(bo)(bo)(bo)管和集(ji)成電源安裝在(zai)一個盒體內(nei)(nei)(nei)(nei)，其中(zhong)固態放大(da)(da)(da)器(qi)安裝于行(xing)(xing)波(bo)(bo)(bo)管上(shang)(shang)方，通(tong)過螺釘緊固在(zai)機殼上(shang)(shang)，固態放大(da)(da)(da)器(qi)和行(xing)(xing)波(bo)(bo)(bo)管之(zhi)間通(tong)過半鋼電纜進行(xing)(xing)互聯，尺(chi)寸(cun)為 310 mm×248 mm×60 mm，重量(liang)＜7 kg。
圖(tu) 5 中國電(dian)子科技集團公司第十(shi)二研究所 4～18 GHz 50 W MPM
圖(tu) 6 Ku 頻(pin)段 500 W 脈沖(chong)雙(shuang)管 MPM
3.3 MPM 發展趨勢
3.3.1 高頻率與寬頻帶
向更高的(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)(lv)推(tui)進，是 MPM 的(de)(de)(de)(de)發(fa)展方(fang)向。目前其工(gong)(gong)作(zuo)頻段已(yi)經(jing)達到了毫米(mi)波(bo)(bo)波(bo)(bo)段，我們將毫米(mi)波(bo)(bo)波(bo)(bo)段的(de)(de)(de)(de)微波(bo)(bo)功率(lv)(lv)(lv)模(mo)塊(kuai)又稱(cheng)之為毫米(mi)波(bo)(bo)功率(lv)(lv)(lv)模(mo)塊(kuai)（Millimeter Wave Power Module，MMPM）。L3 公(gong)司(si)推(tui)出 W 頻段 100 W 的(de)(de)(de)(de) MPM—M2839，其工(gong)(gong)作(zuo)于 92～96 GHz，重(zhong)量(liang)為 6.3 kg，尺寸 375 mm×213 mm×83 mm。該公(gong)司(si)又在 W 頻段 MPM 的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上，推(tui)出了 E 波(bo)(bo)段 MPM，該產品按工(gong)(gong)作(zuo)頻率(lv)(lv)(lv)分為 71～76 GHz 和 81～86 GHz 的(de)(de)(de)(de)兩個(ge)型號，尺寸都是 376 mm×26.5 mm×7.6 mm。而滿足帶寬(kuan)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求是初研制 MPM 的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)之一(yi)，隨著技術的(de)(de)(de)(de)發(fa)展，目前已(yi)推(tui)出了多款工(gong)(gong)作(zuo)頻帶 4.5～18 GHz 的(de)(de)(de)(de) MPM 產品，可以(yi)在 2 個(ge)倍頻程的(de)(de)(de)(de)帶寬(kuan)內提供 250 W 的(de)(de)(de)(de)大(da)輸(shu)出功率(lv)(lv)(lv)。Thales 公(gong)司(si)推(tui)出針對(dui)電子對(dui)抗應用的(de)(de)(de)(de) MPM 產品，如圖(tu) 7 所示工(gong)(gong)作(zuo)頻率(lv)(lv)(lv) 4.5～18 GHz 的(de)(de)(de)(de) 200 W MPM 產品 TH24512，以(yi)及工(gong)(gong)作(zuo)頻率(lv)(lv)(lv) 18～40 GHz 的(de)(de)(de)(de) 65 W 電子對(dui)抗用 MPM。
圖 7 TH24512 MPM
3.3.2 小型化
實現(xian) MPM 的(de)(de)(de)小(xiao)型化(hua)，首先要實現(xian)各組(zu)件(jian)(jian)自身的(de)(de)(de)小(xiao)型化(hua)。而(er)行(xing)波(bo)管作為(wei)(wei) MPM 的(de)(de)(de)末級輸出，影(ying)響較(jiao)為(wei)(wei)關鍵。L3 公(gong)司推出的(de)(de)(de)產品 M1870（Ku 波(bo)段）和(he) M1871（Ka 波(bo)段）。它們的(de)(de)(de)功率(lv)分別(bie)為(wei)(wei) 40 W 和(he) 50 W，尺(chi)寸分別(bie)為(wei)(wei) 140 mm×77 mm×25 mm、重(zhong) 700 g 和(he) 168 mm×104 mm×25 mm、重(zhong) 1.13 kg，代表了 MPM 小(xiao)型化(hua)的(de)(de)(de)高水(shui)平。集成電源也是一(yi)個重(zhong)要部分。信息工程大學在 2016 年(nian)研制的(de)(de)(de)厚度不足 12 mm、效率(lv)達(da)到 94%左右的(de)(de)(de)用(yong)于 MPM 的(de)(de)(de) EPC 組(zu)件(jian)(jian)，如圖 8 所示(shi)，在超(chao)薄設計上達(da)到*水(shui)平，為(wei)(wei) MPM 的(de)(de)(de)小(xiao)型化(hua)設計和(he)陣列化(hua)應用(yong)奠定了基礎。
圖 8 信息(xi)工程大(da)學的超薄 EPC 組件(jian)
3.3.3 標準化
MPM 模塊(kuai)化的(de)(de)(de)設(she)(she)計為大批量生產提供了(le)便利，可(ke)使成本進(jin)一步(bu)降低，在模塊(kuai)化基(ji)礎(chu)上生產的(de)(de)(de)系列產品可(ke)根據不(bu)同(tong)場(chang)合要求(qiu)進(jin)行(xing)設(she)(she)計，從而滿足(zu)不(bu)同(tong)需求(qiu)。如針(zhen)對(dui)雷達應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)工作(zuo)頻段 13.5～18 GHz 功(gong)(gong)率 110 W 產品、針(zhen)對(dui)數(shu)據通信應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)工作(zuo)頻段 14.5～15.5 GHz 功(gong)(gong)率 100 W 產品，均(jun)采用(yong)(yong)了(le)統一的(de)(de)(de) 2 250 mm×232 mm×35 mm 封裝，系列產品標準化程度(du)較高(gao)。另外，針(zhen)對(dui)電子作(zuo)戰、衛星通信傳輸等寬頻帶高(gao)功(gong)(gong)率的(de)(de)(de)要求(qiu)，也在進(jin)行(xing)相應的(de)(de)(de)標準化設(she)(she)計。
3.3.4 新型 MPM
隨著(zhu)各(ge)類信息(xi)系統(tong)和(he)(he)器件不斷(duan)朝(chao)著(zhu)微型化和(he)(he)集成化的(de)方向發展(zhan)，雙(shuang)通(tong)道 MPM、雙(shuang)模(mo) MPM 和(he)(he) T/R 型 MPM 等將成為研究重點。雙(shuang)通(tong)道 MPM 可同時(shi)實現(xian)(xian)兩(liang)路干擾(rao)信號輸出(chu)，也具備(bei)空間合(he)成能力，功率密度較傳統(tong) MPM 提高(gao)近 1 倍(bei)。當一(yi)路行波管(guan)出(chu)現(xian)(xian)故(gu)障(zhang)時(shi)，MPM 仍可在功率減半(ban)的(de)條件下(xia)工作，提高(gao) MPM 的(de)冗余度。雙(shuang)模(mo) MPM 同時(shi)實現(xian)(xian)準連續波和(he)(he)脈沖兩(liang)種工作模(mo)式，實現(xian)(xian)新(xin)型的(de)雙(shuang)模(mo)干擾(rao)體制，為小型化、高(gao)性價比的(de)雷達干擾(rao)一(yi)體化奠定基礎。T/R 型 MPM 使(shi)系統(tong)的(de)天線可以收發共孔徑，突破行波管(guan)收發功能，解決環型器頻(pin)段限制和(he)(he)損耗(hao)問(wen)題。
MPM 作為一種全新的(de)(de)功(gong)率器件(jian)，將真空和固態器件(jian)進行(xing)了有效(xiao)結(jie)合(he)(he)，其應(ying)用(yong)(yong)已經覆蓋了軍事、民(min)用(yong)(yong)等各(ge)個領域。針對(dui)(dui)應(ying)用(yong)(yong)環境(jing)的(de)(de)不同，MPM 也(ye)可通(tong)過(guo)合(he)(he)理選擇器件(jian)的(de)(de)性能參數(shu)(shu)，以滿足(zu)不同的(de)(de)需求。如滿足(zu)數(shu)(shu)據傳輸和通(tong)信的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)，則(ze)提高線性度(du)；滿足(zu)星(xing)載和機(ji)載系統(tong)的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)，則(ze)增強效(xiao)率；滿足(zu)電(dian)子對(dui)(dui)抗系統(tong)的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)，則(ze)實現高增益。隨著(zhu)技術(shu)的(de)(de)發展(zhan)，MPM 在無人機(ji)等平臺上也(ye)將表現出(chu)更為重要的(de)(de)作用(yong)(yong)。
4. 總 結
功率(lv)(lv)放大器的(de)(de) 新(xin)技術繼續得益于固(gu)態(tai)和真空技術的(de)(de)共同進(jin)步(bu)。通(tong)過(guo)對商(shang)(shang)業化產(chan)品和工業級的(de)(de)原型器件的(de)(de)統計，得出(chu)了當代(dai)放大器可(ke)用峰(feng)值(zhi)飽和輸出(chu)功率(lv)(lv)隨頻(pin)率(lv)(lv)變化的(de)(de)曲線，如(ru)圖 9 所(suo)示(shi)。圖中將單個 GaN MMIC 的(de)(de)峰(feng)值(zhi)飽和輸出(chu)功率(lv)(lv)與單個行(xing)波(bo)管(guan)器件和集成的(de)(de) MPM 進(jin)行(xing)比(bi)較，可(ke)以看(kan)到，大于 50 dBm 的(de)(de)輸出(chu)功率(lv)(lv)水(shui)平代(dai)表了毫(hao)米波(bo)頻(pin)率(lv)(lv)范圍內(nei)商(shang)(shang)業器件性(xing)能(neng)的(de)(de)前沿。特別是 MPM 適(shi)用于小體積、輕質量、大功率(lv)(lv)、低成本(ben)（SWaP-efficient）等高性(xing)價比(bi)應(ying)用平臺。
圖(tu) 9 真空、固態及 MPM 新飽和輸出(chu)功(gong)率(lv)隨頻率(lv)變化圖(tu)
5. 結 論
本文首(shou)先分(fen)別介(jie)紹了(le)(le)(le)真(zhen)空(kong)和(he)固態放大(da)器(qi)件(jian)的(de)(de)組成和(he)特點，然后介(jie)紹了(le)(le)(le)它(ta)們的(de)(de)發(fa)(fa)展歷史、當(dang)前(qian)(qian)的(de)(de)技術研究狀況和(he)未來(lai)發(fa)(fa)展趨(qu)勢(shi)。而后引出了(le)(le)(le)兩種(zhong)器(qi)件(jian)相結合的(de)(de)產物——微波功率(lv)模塊，并(bing)重點介(jie)紹了(le)(le)(le)微波功率(lv)模塊的(de)(de)產生過程和(he)當(dang)前(qian)(qian)國內外的(de)(de)發(fa)(fa)展狀況，并(bing)對未來(lai)的(de)(de)發(fa)(fa)展趨(qu)勢(shi)進行了(le)(le)(le)分(fen)析和(he)預測。后總結了(le)(le)(le)當(dang)前(qian)(qian)三(san)種(zhong)器(qi)件(jian)的(de)(de)功率(lv)水平。
總之，真空和固(gu)態器件各有特點(dian)，應(ying)根據(ju)具體(ti)應(ying)用(yong)場合(he)和工作頻段(duan)(duan)，做(zuo) 優選用(yong)。顯然，在(zai)高頻段(duan)(duan)上真空器件優勢(shi)明顯，是實(shi)現毫米波(bo)、THz 功(gong)率的(de)(de)(de)有效途徑(jing)，因此(ci)需(xu)求巨大，應(ying)繼續拓(tuo)展。而(er)在(zai)低頻段(duan)(duan)上由于 GaN 等新(xin)材料的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)，SSPA 占據(ju)著統治的(de)(de)(de)地位，未來仍然會是研究(jiu)的(de)(de)(de)熱點(dian)。MPM 則(ze)集成了二者的(de)(de)(de)優點(dian)，一方(fang)(fang)面(mian)解(jie)決了真空器件“加電難(nan)”的(de)(de)(de)問題，另一方(fang)(fang)面(mian)又解(jie)決了固(gu)態器件在(zai)高頻段(duan)(duan)難(nan)以達到高功(gong)率的(de)(de)(de)問題，因此(ci)必然會成為各個領域研究(jiu)應(ying)用(yong)的(de)(de)(de)重點(dian)。我國的(de)(de)(de) MPM 也要在(zai)充分學(xue)習外先進(jin)技術的(de)(de)(de)基礎上，堅持小(xiao)型化、標準化，并向(xiang)高頻和寬帶方(fang)(fang)向(xiang)發展，不斷改善薄(bo)弱環節，增強工藝水平，實(shi)現產(chan)品的(de)(de)(de)自主可控。
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