国防科技大学科研团队在宽频可调谐微波技术研究中取得新进展

高功率微波技术是20世纪70年代以来随着脉冲功率技术的发展而产生的一门新兴学科，是脉冲功率技术与等离子体物理学及电真空技术相结合的产物。一直以来，频率连续可调谐的微波源系统是高功率微波技术中的重要发展方向。针对现有高功率微波技术输出主频难以大范围调谐的局限，连续可调谐微波源根据作用目标的不同，可以对微波频率进行在线调谐，从而增强微波与目标的作用效果。该技术在电磁干扰，认知通信等领域方面具有重要研究意义。

图1  4H-SiC光导半导体器件结构示意图（a）与宽频可调谐微波产生系统电路结构图（b）

近日，国防科技大学高功率微波技术研究所强场光导微波研究团队基于高功率宽禁带光导半导体开关器件技术，成功研发出0.5 GHz~10 GHz宽频范围连续可调谐的微波产生系统。这是一种基于第三代宽禁带半导体SiC器件的光调制微波驱动技术，可有效实现大范围微波频率调谐输出。这是国际上首次关于利用碳化硅半导体器件实现kV量级强场光导微波调谐输出的研究报道。

图2 宽频可调谐微波输出波形图

线性模式工作的光导半导体器件电阻变化可以实现皮秒量级光电响应，故可利用线性光电导直接调制产生中心频率可调谐的电磁脉冲。该技术核心是用“电-光-电”实现射频信号的放大，用 GHz重频激光源调制光导半导体的电阻，使高压源的直流电压被调制成高频脉冲，其中高频部分可被天线辐射产生高功率微波。光源参数的灵活可调决定了输出高频电脉冲参数的灵活可调。基于上述原理，研究人员提出并制备了一种基于钒补偿4H-SiC宽禁带半导体的高功率PCSS器件，通过设计如图所示高速微带传输电路结构，实现了从P到X五个波段（0.5 GHz~10 GHz）的宽频连续可调谐微波输出。
上述成果以“Wide-Range Frequency-Agile Microwave Generation up to 10 GHz Based on Vanadium-Compensated 4H-SiC Photoconductive Semiconductor Switch”为题于5月30日在线发表在电子器件领域知名期刊IEEE Electron Device Letters上。论文的第一作者为高功率微波技术研究所2019级博士生楚旭。此项研究工作得到了国防科技大学校自主科研基金项目资助。（论文链接：https://doi.org/10.1109/LED.2022.3179292）