A Study on the development of high gain and high power Ka-band hybrid power amplifier module

고출력, 고이득 Ka-band 하이브리드 전력증폭기 모듈 개발에 관한 연구

  • Lee, Sang-Hyo (School of Electrical Engineering and Computer Science, Seoul National University) ;
  • Kim, Hong-Teuk (School of Electrical Engineering and Computer Science, Seoul National University) ;
  • Jeong, Jin-Ho (School of Electrical Engineering and Computer Science, Seoul National University) ;
  • Kwon, Young-Woo (School of Electrical Engineering and Computer Science, Seoul National University)
  • 이상효 (서울대학교 전기컴퓨터공학부) ;
  • 김홍득 (서울대학교 전기컴퓨터공학부) ;
  • 정진호 (서울대학교 전기컴퓨터공학부) ;
  • 권영우 (서울대학교 전기컴퓨터공학부)
  • Published : 2001.11.25

Abstract

In this work, we developed a Ka-band hybrid 4-stage power amplifier module using GaAs pHEMTs and waveguide to microstrip transitions. It has high gain and high output power characteristics. We used a 10 mil- thickness duroid substrate to fabricate this power amplifier and waveguide to microstrip transitions. The fabricated waveguide to microstrip transition showed about 1 dB insertion loss(back to back) at 32 40 GHz. The measured results of power amplifier module showed over 1W output power at 36.1 - 37.1 GHz. And it showed 31 dBm output power, 24 dB power gain and 15 % power-added efficiency(PAE) at 36.5 GHz.

GaAs pHEMT와 도파관-마이크로스트립 변환구조를 이용하여 고출력, 고이득 특성을 갖는 Ka-band 하이브리드 전력증폭기 모듈을 개발하였다. 본 전력증폭기는 10 mil 두께의 duroid 기판을 이용한 마이크로스트립 라인과 도파관 마이크로스트립 변환구조로 이루어져 있다. 제작된 도파관-마이크로스트립 변환구조는 32 40 GHz 대역까지 약 1 dB의 삽입손실(back to back)을 보인다. 전력증폭기 모듈의 측정 결과, 36.1 - 37.1 GHz에서 1W 이상의 출력 전력, 23dB 이상의 전력 이득을 보이며 36.5GHz에서 31dBm의 출력전력, 24dB의 전력 이득, 15%의 PAE을 나타내었다.

Keywords

References

  1. 'The Road Ahead : Things to Watch in 1999,' Compound Semiconductor Journal, January/February 1999, pp.25-40
  2. 'GaAs MMICs Go The Last Mile,' Compound Semiconductor Journal, Fall II 1998, pp. 22-27
  3. T. Yoneyama, 'Milllimeterwave Research Activity in Japan,' IEEE Trans. on MTT, pp. 727-733, 1988 https://doi.org/10.1109/22.681193
  4. J. M. Schellenberg, K. L. Tan, R. W. Chan, C. H. Chen, T. S. Lin, D. C. Streit and P. H. Liu, 'A 0.8-watt, Ka-band Power Amplifier', IEEE MTT-S Digest, pp. 529-531, 1992 https://doi.org/10.1109/MWSYM.1992.188034
  5. Adam L. Martin, Amir Mortazawi, 'A 33 GHz Power Amplifier Based on An Extended Resonance Technique', IEEE MTT-S Digest, pp. 999-1002, 2000 https://doi.org/10.1109/MWSYM.2000.863525
  6. S. T. Aubrey, 'Ka Band Power Amplifers', I.E.E. Microwave and RF Power amplifiers, 2000
  7. 정진호, 권영우, 장영춘, 천창율, 'Ka-band에서의 구형 도파관 마이크로스트립 변환구조의 설계 및 제작에 관한 연구', 한국통신학회지, pp.1770-1776, 7월호, 1998
  8. 정진호, 'Study on Power Combining Structure Using Waveguide Transitions', 서울대학교 석사학위 논문, 1999
  9. Toshiba datasheet on JS9P05-AS http//:www.toshiba.com
  10. S.C. Cripps, RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Artech House, 1999
  11. 'Chapter 2: Microstrip Components', HP-ADS ver. 1.5 manual, 2001