引言
功率放大器是在微波毫米波发射系统中起着核心作用的关键组件，特别是在航天测控、卫星通信、电子对抗等高精尖领域，对功率放大器的小型化以及大功率输出有着较高的需求。近年来，基于氮化镓（GaN）的固态功率放大器（SSPA）因其高功率密度、宽频带特性及优异的热稳定性，已成为微波毫米波领域的研究热点。现有研究主要集中在提升输出功率、优化线性度及散热效率等方面。
在高功率合成技术上，目前普遍采用多片GaN芯片通过微带Gysel功分器与波导网络合成，实现了Ku波段超过850 W连续波输出功率，但需依赖复杂的散热系统（如强制风冷+热管散热器）以应对高热流密度，导致体积较大。在线性化技术上，射频预失真技术被广泛用于改善GaN功放的非线性特性，如某研究将三阶互调（IMD3）优化至-32 dBc，但需额外电路补偿，增加了设计复杂度[1]。
在小型化设计上，通过优化电路布局和封装技术，实现了50~200 W的紧凑型功放，但其工作频段和功率容量仍受限于传统砷化镓（GaAs）或早期GaN器件的性能[2-3]。在环境适应性上，现有方案多采用主动散热（如风冷）或开放式结构，虽能保障散热效率，但在盐雾、气压变化等恶劣环境下的可靠性不足，限制了其在航空航天等严苛场景的应用[1]。
本文阐述了一种适用于Ku波段的高效率、小型化气密型固态功放组件的设计方法。这种设计通过两级级联架构（前级驱动+末级合成）和紧凑波导功分网络，仅需少量GaN芯片即实现超过120 W连续波输出，体积缩减至140 mm×140 mm×45 mm（重量<0.8 kg），功率密度较同类产品提升约40%[1,3-4]。
在13~15 GHz频段内，该功放组件增益达40 dB以上，在线性度方面，通过集成自适应偏置电路，无需外接预失真模块即可实现IMD3≤-30 dBc，简化了系统架构。
传统方案采用强制风冷散热，需动态调节风扇转速以控制温度，存在噪声大、密封性差的问题。本组件采用气密封装设计，结合高效热沉材料，可抵御盐雾、高湿及气压波动，可靠性适用于卫星通信等极端环境[5]。
该设计在功率密度、环境适应性及集成度方面突破了现有GaN功放的局限，为Ku波段高可靠通信系统提供了更优解决方案。随着5G毫米波与卫星互联网的普及，此类小型化、高性能功放组件有望在军民融合领域发挥关键作用。
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作者信息：
赵鹏
（中国电子科技集团公司第十研究所，四川 成都 610036）
