微波功率模块的诞生背景及发展状况

发射器件主要分为半导体固态器件和电真空器件两种形式。电真空器件作为功率放大器，在军事装备的发展历史上扮演了非常重要角色，直到现在仍是是雷达、通信、电子战等系统的核心元器件。GaAs晶体管问世之前，真空管是功率放大和发射的唯一解决方案。后来，晶体管半导体固态器件开始在低频段替代真空管，伴随着频率的增高，两者互有竞争，互相补充，在高频率段，一直是电真空器件的领地。电真空器件是实现大功率毫米波的必经之路。

微波功率模块的诞生背景

真空器件和固态器件各有特点：固态器件低电压、大电流，体积小，半导体工艺生产的一致性好，更适合密集有源阵列应用，但需要克服高频段单件功率小、效率低、温漂大和系统功耗大等问题。真空器件高电压、低电流，单个器件功率大、效率高、耐高温，系统成本低，但工艺生产一致性不如固态器件，而且存在单件体积大等需要克服的问题。

自从半导体固态电子器件诞生以来，两者即开始竞争。竞争的同时，器件之间、技术之间的相互融合导致了微波功率模块的诞生，微波功率模块，简称MPM（Microwave Power Moudle）。MPM克服了行波管加电困难的弊病，将行波管和与之配套的高压电源集成为一体，极大方便了使用。用户直接面对的是28V、48V、115V和270V等不同平台的中低电压。MPM集合了真空电子器件与固态器件的优点，其性能超过了单独的固态放大器和单独的行波管所能达到的性能。MPM兼有固态器件的低噪声性能和行波管的高功率、高效率；并且它相对行波管减轻了对电源的要求，减轻了电源重量；与单独的行波管相比，改善了增益和相位匹配及控制。MPM在毫米波频段，称为毫米波功率模块，简称MMPM (Millimeterwave Power Module)。继续延伸，可以到太赫兹功率模块，简称TPM (Terahertz Power Module)。

MPM的出现为电真空器件特别是行波管的应用插上了翅膀，目前两类器件间的竞争已经主要转化为纯固态器件与MPM之间的竞争。

微波功率模块的发展状况

国外MPM/MMPM及相关的技术已非常成熟。多家公司如L3、Thales、Triton、CPI、Sel-exES、MITEQ、dBcontrol、e2v等，均推出了自己的MPM产品，频段覆盖最高达到W波段和G波段，连续波输出功率最高达250W。

从各厂家推出的典型MPM产品看，具有低频模块高功率化、低功率模块高频化的特点。其中在输出功率100W等级，不同品牌及型号的MPM已完全覆盖2~40GHz的范围。同时在工作频段6~18GHz的MPM产品中，其输出功率最高已经达到250W。目前，国外MPM谐波控制在-11dBc~-4dBc之间，杂散控制在-60dBc~-40dBc之间。国外MPM的总效率大体在30%左右，产品重量控制也较为成熟，相对集中在2-3kg之间，而在尺寸上由于散热、电磁兼容设计等不同，体积大小不一。

国内电真空功率器件行业，在过去的六十年中，实现了“跟踪仿制国外产品”到“引领行业发展”的跨越，产品性能不断突破。目前，已建立了国际一流的研发中心和生产线，高性能器件和新型装备蓬勃发展，持续推出一系列的满足新一代武器系统的行波管核心放大器产品。国内电真空器件行业已形成了2-50GHz系列化宽带行波管，实现了进口产品的100%替代，并且实现多个产品的批量出口。目前电真空器件在高效率、小型化和太赫兹高频率三个方向均有突破性发展。