中文引用格式： 董一方，刘俊峰，邵煜伟，等. X波段负载不敏感高效率非对称式放大器MMIC[J]. 电子技术应用，2026，52(5)：80-85.
英文引用格式： Dong Yifang，Liu Junfeng，Shao Yuwei，et al. X-band load-insensitive high-efficiency power amplifier MMIC using asymmetric matching network[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(5)：80-85.
引言
功率放大器（Power Amplifier,PA）作为电子发射系统的核心器件，其性能直接影响整个系统的技术指标。X波段（8~12 GHz）因其独特的频段特性，在卫星通信、雷达系统和深空探测等高端应用领域具有不可替代的作用[1]。特别是在国防军事应用中，X波段雷达系统凭借其优异的性能参数占据着战略地位。在发射链路中，PA不仅是主要的能耗单元，其阻抗匹配状态更直接关系到系统能效：当出现级联阻抗失配时，不仅会造成显著的能源损耗，还会加剧系统的散热负担，进而威胁系统的长期可靠运行[2]。
现代通信系统中，发射链路阻抗变化主要来源于多天线系统（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）的互耦效应以及波束扫描时的相位变化。特别是在采用多天线阵列的终端设备中，天线间的强互耦效应会导致阻抗特性发生显著变化[3-4]，这使得功率放大器经常工作在失配状态下。因此，提升功率放大器的负载不敏感特性具有重要的工程价值。
针对功率放大器的负载失配问题，现有研究提出了多种解决方案。传统方法采用基于Lange耦合器的平衡式放大器结构，虽然能有效改善负载不敏感特性[5]，但其较大的物理尺寸和固有的插入损耗限制了整体性能。文献[6]提出了一种基于CMOS工艺的数字Doherty PA设计方案，通过动态调节载波和峰值放大器的幅度相位来补偿阻抗失配，但受限于CMOS工艺的功率处理能力。文献[7]报道的SiGe工艺可重构拓扑结构虽然实现了阻抗自适应，同样面临输出功率不足的局限。目前，平衡式放大器结构因其可靠性仍是主流商业应用选择。
基于上述分析，本研究采用0.25 μm GaN HEMT工艺，创新性地提出了一种双支路非对称阻抗匹配结构。通过在输入输出端设计互补的相移网络，实现了两支路失配位置的优化分布。测试结果表明，该X波段功率放大器在8~12 GHz频带内实现了42.1~43.3 dBm的饱和输出功率，功率附加效率为46.8%~55.5%。在仅3 mm×3 mm的芯片面积内，同时实现了高功率输出和优异的负载不敏感特性。
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作者信息：
董一方1，刘俊峰2，邵煜伟1，2，余旭明2，郭润楠2，王酉杨1，顾文华1
（1.南京理工大学 微电子学院，江苏 南京 210094；
2.南京电子器件研究所，江苏 南京 210016）
