射频功率放大器-焱行科技

微波功率放大器主要分为真空和固态两种形式。基于真空器件的功率放大器，曾在军事装备的发展史上扮演过重要角色，而且由于其功率与效率的优势，现在仍广泛应用于雷达、通信、电子对抗等领域。后随着GaAs晶体管的问世，固态器件开始在低频段替代真空管，尤其是随着GaN，SiC等新材料的应用，固态器件的竞争力已大幅提高。

真空放大器件

跟固态器件相比，真空器件的主要优点是工作频率高、频带宽、功率大、效率高，主要缺点是体积和质量均较大。真空器件主要包括行波管、磁控管和速调管，它们具有各自的优势，应用于不同的领域。其中，行波管主要优势为频带宽，速调管主要优势为功率大，磁控管主要优势为效率高。行波管应用广泛，因此本文主要以行波管为例介绍真空器件。

真空电子器件的发展可追溯到二战期间。1963年，TWTA技术在设计变革方面取得了实质性进展，提高了射频输出的功率和效率，封装也更加紧凑。1973年，欧洲行波管放大器研制成功。然而，到了20世纪70年代中期，半导体器件异军突起，真空器件投入大幅减少，其发展遭遇极大困难。直到21世纪初，美国三军特设委员会详细讨论了功率器件的历史、现状和发展，指出真空器件和固态器件之间的平衡投资战略。2015年，美国先进计划研究局DARPA分别启动了INVEST，HAVOC计划，支持真空功率器件的发展和不断增长的军事系统需要，特别是毫米波及THz行波管。当前真空器件已取得长足进步，在雷达、通信、电子战等系统中应用广泛。

 研究与应用现状

随着技术的不断进步，现阶段行波管主要呈现以下特点。一是高频率、宽带、高效率的特点，可有效减小系统的体积、重量、功耗和热耗，在星载、弹载、机载等平台上适应性更强，从而在军事应用上优势突出。二是耐高温特性，使行波管的功率和相位随着温度的变化波动微小，对系统的环境控制要求大大降低。三是抗强电磁干扰和攻击特性，使其在高功率微波武器和微波弹的对抗中显示出坚实的生存能力。四是寿命大幅提高，统计研究显示，大功率行波管使用寿命普遍大于5000h，中小功率产品寿命大于10000h，达到武器全寿命周期。图1为2000年前产品的平均次故障时间（MTTF）统计，可以看出各类系统中真空器件的稳定性都有提升，空间行波管的MTTF更是达到数百万h量级，表现出高的可靠性。