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C/X波段混合微波集成(HMIC)内匹配功率管和单片微波集成(MMIC)功率放大器是现代通讯和雷达系统的关键元件，特别是X波段MMIC功率放大器芯片对发展新型军用相控阵雷达系统具有重要意义。本文基于自对准(Self- Aligned)InGaP/GaAs异质结双极晶体管(HBT)技术，开展了C/X波段HMIC内匹配功率管和X波段MMIC功率放大器的研制工作，取的以下有新意的成果：
针对HBT功率管在C/X波段功率放大器中的应用，研究了HBT的自热效应、电流增益塌陷原理、稳定性K因子理论，分析了功率管的结构对功率管性能的影响。对HBT功率管进行了优化设计：通过使用多发射极指HBT单管设计HBT功率管减小了功率管的基极和集电极走线，从而减小了功率管的功率增益损耗和版图面积；通过改进功率管的器件结构提高了HBT功率管的散热特性，有效抑制了HBT的电流增益塌陷现象，器件的热稳定区域扩大了50％；通过采用在片RC并联稳定网络提高了功率管的稳定性，功率管潜在不稳定区域得到有效减小。
针对HBT微波功率放大器的技术特点，研究了电路拓扑与效率模式、大信号优化设计、电路稳定性等关键设计技术，建立了较为完整的电路设计流程。重点研究了功率放大器有源电流镜偏置电路的设计技术，分析了HBT自热效应对偏置电路的影响，利用HBT器件集电极电流热电反馈理论，提出优化基极偏置电阻的新方法，对自热效应进行了有效补偿，偏置电路的电流镜像精度得到有效提高，偏置电流温度漂移由9.5％减小到0.5％。
基于所建立的电路设计流程和自行开发的自对准HBT功率技术开展了电路设计和管芯的制作，研制了C/X波段内匹配功率管和X波段MMIC功率放大器，完成了电路的封装和测试，结果如下：
成功研制了三种C/X波段内匹配功率管。C波段两管芯功率合成内匹配功率管：在5.9-6.4GHz的卫星通讯标准频段，线性增益为7-8dB左右，在6.4GHz，连续波饱和输出功率Psat达32.7dBm(1.8W)。X波段单管芯内匹配功率管：在7.7-8.5GHz的军用雷达频段，线性增益在4.5-7dB左右，8.1GHz连续波饱和输出功率Psat达26.5dBm。X波段两管芯功率合成内匹配功率管：在7.7-8.5GH频段，线性增益在4-5dB左右，8.1GHz连续波饱和输出功率Psat达29dBm。
国内首次成功研制了基于InGaP/GaAs HBT技术的X波段MⅣnc功率放大器电路：小信号S参数测试在8～8.5GHz范围内，线性增益为8～9dB，输入驻波比小于2，输出驻波比小于3，优化集电极偏置后，线性增益为9～10dB。在8.5GHz，连续波功率测试，在优化的负载阻抗条件下，PldB输出功率为29.4dBm，相应增益7.2dB，相应PAE>40％，电路的饱和输出功率Psat为30dBm(1W)。