The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Design and Fabrication of a Ka-Band 10 W Power Amplifier Module

Ka-대역 10 W 전력증폭기 모듈의 설계 및 제작

  • Kim, Kyeong-Hak (Department of Radio Science and Engineering, Chungnam National University) ;
  • Park, Mi-Ra (Department of Radio Science and Engineering, Chungnam National University) ;
  • Kim, Dong-Wook (Department of Radio Science and Engineering, Chungnam National University)
  • Published : 2009.03.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, a Ka-band 10 W power amplifier module is designed and fabricated using MIC(Microwave Integrated Circuit) module technology which combines multiple power MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) chips on a thin film substrate. Modified Wilkinson power dividers/combiners are used for millimeter wave modules and CBFGC-PW-Microstrip transitions are utilized for reducing connection loss and suppressing resonance in the high-gain and high-power modules. The power amplifier module consists of seven MMIC chips and operates in a pulsed mode. for the pulsed mode operation, a gate pulse control circuit supplying the control voltage pulses to MMIC chips is designed and applied. The fabricated power amplifier module shows a power gain of about 58 dB and a saturated output power of 39.6 dBm at a center frequency of the interested frequency band.

본 논문에서는 다수의 MMIC 전력증폭기 칩과 박막 기판을 결합하여 MIC 모듈을 구성함으로써 Ka-대역 중심주파수에서 10 W의 출력 전력을 낼 수 있는 전력증폭기 모듈을 설계 및 제작하였다. 전력증폭기 모듈의 제작에는 밀리미터파 대역에 적합한 수정된 형태의 윌킨슨 전력분배기/합성기를 사용하였고, 모듈의 구성 과정에서 발생할 수 있는 손실을 줄이고 공진을 억제하기 위해 CBFGCPW-Microstrip 천이 구조를 활용하였다 전력증폭기 모듈은 총 7개의 MMIC 칩으로 구성되었으며 MMIC 칩을 펄스 모드로 동작시키기 위해 칩의 게이트에 펄스 전압을 인가하는 게이트 전압 제어기가 설계되고 적용되었다. 제작된 전력증폭기 모듈의 측정 결과 58 dB의 전력 이득과 39.6 dBm의 포화 출력 전력을 얻을 수 있었다.

Keywords

References

  1. Man-Seok Uhm, Dong-Pil Jang, In-Bok Yom, and Seong-Pal Lee, "A gain-variable Ka-band SSPA using MMIC technology", IEEE Asia-Pacific Microwave Conference, Sydney, Australia, pp. 617-620, Dec. 2000
  2. M/A-COM Inc., "High voltage, low cost FETs for HPA MMIC applications", Microwave Journal, vol. 47, no. 12, p. 126, Dec. 2004
  3. A. R. Barnes, M. T. Moore, M. B. Allenson, and R. G. Davis, "A compact 6 to 18 GHz power amplifier module with 10 W output power", 1999 IEEE MTT- S International Microwave Symposium Digest, Anaheim, USA, vol. 3, pp. 959-962, Jun. 1999 https://doi.org/10.1109/MWSYM.1999.779545
  4. 조창환, 이찬주, 홍의석, "Ku-band의 소형 기지국용을 위한 8 W 고출력 증폭기에 관한 연구", 한국전자파학회논문지, 7(1), pp. 53-60, 1996년 3월
  5. T. Murae, K. Fujii, and T. Matsuno, "A compact S-band MMIC high power amplifier module", 2000 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, Boston, USA, vol. 2, pp. 943-946, Jun. 2000 https://doi.org/10.1109/MWSYM.2000.863512
  6. M. Funada, K. Seino, K. Takita, Y. Itoh, G. Toyoshima, T. Takagi, M. Komaru, H. Mizutamari, H. Mineno, C. Ohuchi, T. Nishigaki, M. Takouchi, M. Nishida, and H. Saito, "Ka-band 20 W-class SSPA utilizing MMIC technology for satellite communications", 25th European Microwave Conference, Bologna, Italy, vol. 1, pp. 12-15, Oct. 1995 https://doi.org/10.1109/EUMA.1995.336907
  7. http://www.quinstar.com
  8. 임주현, 양승식, 염경환, "저 손실을 갖는 CBFGCPW-Microstrip 천이 구조의 해석 및 MIC 모듈 집적화에 응용", 한국전자파학회논문지, 18(7), pp. 809-818, 2007년 7월 https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2007.18.7.809
  9. 이희민, 홍성용, "Pulsed power amplifier를 위한 고속 스위칭 회로 설계", 한국전자파학회논문지, 19 (2), pp. 174-180, 2008년 2월 https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2008.19.2.174
  10. D. Antsos, R. Crist, and L. Sukamto, "A novel wilkinson power divider with predictable performance at K and Ka-band", 1994 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest,San Diego, USA, vol. 2, pp. 907-910, May 1994 https://doi.org/10.1109/MWSYM.1994.335210
  11. Applied Thin-Film Products, Thin-Film Circuits Design Rules, http://www.thinfilm.com
  12. 김경학, 공덕규, 김소수, 염경환, 김동욱, "Ka-대역 1 W급 전력증폭기 모듈의 설계 및 제작", 2007년도 추계 마이크로파 및 전파 학술대회 논문집, pp. 425-428, 2007년 9월
  13. 김경학, 박미라, 공덕규, 김소수, 김동욱, "Ka-대역 10 W 전력증폭기 모듈의 설계 및 제작", 2008년도 추계 마이크로파 및 전파 학술대회 논문집, p. 162, 2008년 9월