中文引用格式： 趙鵬. Ku頻段小型化氣密型功放組件研究[J]. 電子技術應用，2025，51(7)：11-15.
英文引用格式： Zhao Peng. Research of Ku-band airtight miniaturized power amplifier[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(7)：11-15.
引言
功率放大器是在微波毫米波發射系統中起著核心作用的關鍵組件，特別是在航天測控、衛星通信、電子對抗等高精尖領域，對功率放大器的小型化以及大功率輸出有著較高的需求。近年來，基于氮化鎵（GaN）的固態功率放大器（SSPA）因其高功率密度、寬頻帶特性及優異的熱穩定性，已成為微波毫米波領域的研究熱點。現有研究主要集中在提升輸出功率、優化線性度及散熱效率等方面。
在高功率合成技術上，目前普遍采用多片GaN芯片通過微帶Gysel功分器與波導網絡合成，實現了Ku波段超過850 W連續波輸出功率，但需依賴復雜的散熱系統（如強制風冷+熱管散熱器）以應對高熱流密度，導致體積較大。在線性化技術上，射頻預失真技術被廣泛用于改善GaN功放的非線性特性，如某研究將三階互調（IMD3）優化至-32 dBc，但需額外電路補償，增加了設計復雜度[1]。
在小型化設計上，通過優化電路布局和封裝技術，實現了50~200 W的緊湊型功放，但其工作頻段和功率容量仍受限于傳統砷化鎵（GaAs）或早期GaN器件的性能[2-3]。在環境適應性上，現有方案多采用主動散熱（如風冷）或開放式結構，雖能保障散熱效率，但在鹽霧、氣壓變化等惡劣環境下的可靠性不足，限制了其在航空航天等嚴苛場景的應用[1]。
本文闡述了一種適用于Ku波段的高效率、小型化氣密型固態功放組件的設計方法。這種設計通過兩級級聯架構（前級驅動+末級合成）和緊湊波導功分網絡，僅需少量GaN芯片即實現超過120 W連續波輸出，體積縮減至140 mm×140 mm×45 mm（重量<0.8 kg），功率密度較同類產品提升約40%[1,3-4]。
在13~15 GHz頻段內，該功放組件增益達40 dB以上，在線性度方面，通過集成自適應偏置電路，無需外接預失真模塊即可實現IMD3≤-30 dBc，簡化了系統架構。
傳統方案采用強制風冷散熱，需動態調節風扇轉速以控制溫度，存在噪聲大、密封性差的問題。本組件采用氣密封裝設計，結合高效熱沉材料，可抵御鹽霧、高濕及氣壓波動，可靠性適用于衛星通信等極端環境[5]。
該設計在功率密度、環境適應性及集成度方面突破了現有GaN功放的局限，為Ku波段高可靠通信系統提供了更優解決方案。隨著5G毫米波與衛星互聯網的普及，此類小型化、高性能功放組件有望在軍民融合領域發揮關鍵作用。
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作者信息：
趙鵬
（中國電子科技集團公司第十研究所，四川 成都 610036）
