GaN功率放大器MMIC的設(shè)計(jì)和測(cè)量性能詳細(xì)資料免費(fèi)下載

　　本文介紹了用0.15M氮化鎵（GaN）工藝制備的1-8GHz功率放大器MMIC的設(shè)計(jì)和測(cè)量性能。該工藝具有100m厚的碳化硅（SiC）襯底和緊湊的晶體管布局，具有獨(dú)立的源極接地通孔（ISV）。該設(shè)計(jì)利用非均勻分布功率放大器（NDPA）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用新穎的三邊連接輸出變壓器。2級(jí)放大器在1-8GHz帶寬上展示了93-131W的輸出功率，具有大于29%的相關(guān)功率附加效率（PAE）。

　　許多現(xiàn)代微波電子系統(tǒng)都指定了高輸出功率、寬頻帶和高效率的放大器。直到最近，大多數(shù)寬帶高功率放大器解決方案都依賴于基于真空電子學(xué)的技術(shù)。然而，最近的出版物顯示了利用氮化鎵（GaN）MMIC技術(shù)實(shí)現(xiàn)高功率、高頻率、寬帶放大器的穩(wěn)定進(jìn)展，該技術(shù)由接近DC至7GHz的1-3°操作。報(bào)道了1×1-6GHz 10W和1-7GHz 20W全單片放大器。一個(gè)25W 0.02-6GHz功率放大器在2Ω中被廣告；放大器的核心是單片的，但是需要片外偏置三通來操作部件。另一種需要外部偏置的設(shè)計(jì)描述在3Ω中，展示了10W輸出功率從0.03-2.7GHz。本文介紹了一種采用新型三極輸出變壓器的單片單片2級(jí)1-8GHz GaN功率放大器MMIC。

　　本文報(bào)道了在100μm厚SiC晶片上生長(zhǎng)的AlGaN／GaN外延層制備0.15μm柵長(zhǎng)工藝技術(shù)的寬帶功率放大器MMIC。這些晶體管的典型直流特性是IMAX＝1.15A/mm，GM，MAX＝425MS/mm，以及在10V VDS下的-2.9V夾斷電壓。柵極漏極擊穿電壓通常超過75伏在IGD＝1mA/mm，允許28伏操作。工藝表面特征和接地包括用于元件連接的三個(gè)金屬化層、薄膜和外延電阻器、三個(gè)不同的電容密度和通過襯底通孔以接地到MMIC的背面。通孔小到足以支持緊湊的高性能晶體管單元布局，具有單獨(dú)的源地。

　　功率放大器MMIC的設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：1-8GHz帶寬、大于25dB的小信號(hào)增益、10W飽和輸出功率和功率附加效率（PAE）超過30%。超過25dB的小信號(hào)增益目標(biāo)將需要至少2個(gè)放大級(jí)。為了滿足帶寬要求，采用了非均勻分布功率放大器（NDPA）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用NDPA方法實(shí)現(xiàn)的輸出功率與Vd 2／RL成正比，其中VD為電源電壓，RL為放大器驅(qū)動(dòng)的負(fù)載阻抗。G.通過設(shè)計(jì)放大器以更高的電源電壓和/或較低的負(fù)載阻抗工作，可以增加輸出功率。增加電源電壓可能是有問題的，因?yàn)榫w管技術(shù)可能不能在更高的電壓下可靠地工作，并且漏極傳輸線阻抗會(huì)變得不可實(shí)現(xiàn)地高。因此，為了提高輸出功率，采用一種新穎的單片三線耦合線路變壓器設(shè)計(jì)（專利待定）來將50Ω負(fù)載阻抗降低到25Ω左右。圖1示出了在“自舉”配置中連接的變壓器的理想化示意圖。