JKIEES, vol. 29, no. 10, pp.766-772, January, 2018

Wide-Band 6~10 GHz InGaAs 0.15 μm pHEMT 27 dBm Power Amplifier 광대역 응용을 위한 6~10 GHz InGaAs 0.15 μm pHEMT 27 dBm급 전력증폭기

안현준․심상훈*․박명철*․김승민․박복주*․어윤성 Hyun-Jun Ahn․Sang-Hoon Sim*․Myung-Cheol Park*․Seung-Min Kim․Bok-Ju Park*․Yun-Seong Eo
광운대학교 전자공학과(Department of Electronics Engineering, Kwangwoon University) *알에프코어(RFcore Inc.)

A 6~10 GHz wide-band power amplifier was designed using an InGaAs enhancement-mode(E-mode) 0.15 μm pseudomorphic high-electron-mobility transistor(pHEMT). The positive gate bias of the E-mode pHEMT device removes the need for complex negative voltage generation circuits, therefore reducing the module size. The wire bond and substrate loss parameters were modeled and extracted using a three-dimensional electromagnetic(3D EM) simulation. For wideband characteristics, lossy matching was adopted and the gate bias was optimized for maximum power and efficiency. The measured gain, in/output return loss, output power, and power-added efficiency were greater than 20 dB, 8 dB, 27 dBm, and 35 %, respectively, in the 6~10 GHz band.

본 논문에서는 InGaAs enhancement mode 0.15 μm pHEMT를 이용하여 6~10 GHz 대역에서 동작하는 wide-band 전력증폭기를 설계하였다. Enhancement 소자는 gate 바이어스를 양전압으로 사용하며, 음전압을 위한 추가회로 구성이 없어지며 모듈의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 본 설계에서는 3D-EM(electromagnetic) 시뮬레이션을 통해 패키지 본드와이어의인덕턴스 및 기판 손실을 예측하여 설계하였다. 광대역을 위해 lossy matching을 사용하고, 전력, 효율 관점에서 최적의바이어스를 선정하여 설계하였다. 제안한 전력증폭기의 패키지 칩은 6~10 GHz 대역에서 20 dB 이상의 평탄 이득, 8 dB 이상의 입출력 반사손실, 출력전력은 27 dBm 이상, 전력부가효율은 35 % 이상으로 측정되었다.

Keyword : GaAs E-Mode pHEMT, Wide-Band, Power Amplifer, Lossy Matching, EM-Simulation

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