针对p型GaN IMPATT制造工艺仍未成熟，提出了一种In04Ga06N/GaN n-n型异质结构来取代常规p-n结构，使GaN IMPATT二极管工作在IMPATT模式下。研究了这种n-n型In04Ga06N/GaN碰撞电离雪崩渡越时间(IMPATT)二极管的噪声特性，与同等条件下的传统GaN基p-n结IMPATT二极管作比较。结果表明，在不同偏置电流密度和不同InGaN层厚度下，该器件的噪声特性均好于传统p-n结构。结合器件交流输出特性可以得知，In04Ga06N/GaN同型异质结IMPATT器件不仅在功率效率上优于GaN p-n结构，其噪声性能表现亦优于传统GaN p-n结构，特别是在高频段的噪声特性优势更加明显。该研究可以为GaN基IMPATT器件的设计提供更多的思路和参考。

利用p型宽带隙材料SiC替代p型GaN, 制作了一种p-SiC/n-GaN异质结双漂移(DDR)IMPATT二极管。对器件的交流大信号输出特性进行数值模拟仿真。结果表明, 相比传统GaN单漂移(SDR)IMAPTT二极管, p-SiC/n-GaN新结构DDR器件的击穿电压、最佳负电导、交流功率密度和直流-交流转换效率都获得了显著提高, 器件具有更宽的振荡频带。该器件新结构在交流功率密度方面具有显著的应用潜力, 交流功率密度达到1.97 MW/cm2。该二极管是基于宽带隙半导体材料设计, 这为GaN、SiC材料IMPATT器件的设计与制造提供参考价值。

基于3 dB分支定向耦合器的S参数特性,提出了一种新型的相位差和分配比同时可调的功分器。通过改变该功分器的两条横向传输线的电长度,可以实现功分器的相位差和分配比可调。当3 dB分支定向耦合器的两条横向传输线的电长度之和保持为180°时,可采用基于变容二级管的可调移相器分别替换两条90°横向传输线,由此设计出了两种连续可重构功分器。通过ADS仿真和版图设计,基于π型移相器的可重构功分器的相位差在244°范围内可调,而基于反射型移相器的可重构功分器的相位差可调范围为407°,且同时实现分配比在-4.6~11.1 dB(约11~101)范围内可调。

提出了一种In04Ga06N/GaN同型异质结构IMPATT二极管。传统GaN基IMPATT器件中存在P型GaN制造工艺不成熟的问题, 本研究方案可成为GaN基IMPATT器件的替代设计方案。详细研究了In04Ga06N/GaN异质结和PN结两种不同结构IMPATT二极管的直流、交流输出特性。结果表明, In04Ga06N/GaN IMPATT二极管在不使用P型GaN的情况下, 可达到优于传统PN结IMPATT二极管的性能。