引言
随着卫星通信系统不断发展，低频段频谱资源日益枯竭，毫米波频段的通信系统开发备受关注。同时卫星通信系统中，宽频带的工作要求以及高峰值平均功率比（Peak to Average Power，PAPR）调制信号环境对射频前端的功率放大器的线性度提出越来越高的要求[1]。基于实际应用场景的功能需求，功率放大器不仅需要有充足的饱和输出功率和效率，而且在回退区间也期望有较佳的功率性能和线性度[2]。当前，随着工艺技术的经验积累，GaAs pHEMT已成为毫米波高线性功率放大器的优选可靠方案。
近年来，国内外关于毫米波高线性功率放大器的研究取得颇多进展。Elgharbawy等[3]结合自适应偏置、自适应反馈以及自适应电容补偿，在24~44 GHz实现了22.3 dBm的饱和输出功率和21.75 dBm的1 dB压缩点输出功率，功率附加效率（Power Added Efficiency,PAE）是衡量射频功率放大器性能的关键指标，其PAEmax在36%左右。Bai等[4]在传统差分共源放大器中采用冷场效应管级间匹配网络对电容进行补偿，研制了一款超宽带线性功放，在23~41 GHz内实现了饱和输出功率22.3 dBm、PAE>36%同时1 dB压缩点输出功率21.75 dBm、PAE>34%。Chen等[5]研究了二次谐波对宽带调制线性度的影响，在26 GHz实现了21.3 dBm的饱和输出功率和20.8 dBm的1 dB压缩点输出功率，饱和PAE>26%。上述报道研究主要集中在饱和工作区域附近，增加了电路的复杂度和尺寸且均为固定多个栅压下的性能，对栅压敏感度极高，对工作环境的稳定性提出了较高的要求。
针对现有毫米波功率放大器方案线性化方案存在回退区域线性度不足、尺寸要求高、环境敏感性高等问题，本文采用片上集成的有源稳压偏置电路和级联冷模线性化电路等方法，抑制工艺离散、外部离散等带来的线性度恶化问题，基于0.15 μm GaAs pHEMT工艺，研制了一款19~21 GHz的高线性功率放大器单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit, MMIC)芯片。
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作者信息：
刘晓禹1，韩程浩1，阮文武1，郭润楠1，2，刘伶1，许鑫东1，侯泽文1，
庄园1，2，余旭明1，陶洪琪1，2
（1.南京电子器件研究所，江苏 南京 210016；
2.固态微波器件与电路全国重点实验室，江苏 南京 210016）
