Abstract
In this paper, an X-band 50 W internally matched power amplifier is designed and fabricated using an $80{\times}150{\mu}m$ GaN HEMT that is developed by the $0.25{\mu}m$ GaN HEMT process of ETRI. The optimum source and load impedances are experimentally extracted from the loadpull measurement using impedance-transform-prematching circuits, and the transistor performance is predicted. The power performance of the internally matched power amplifier, whose matching circuits are fabricated on a substrate with ${\varepsilon}_r$ of 10.2, is measured under the pulsed mode of $100{\mu}s$ pulse period and 10 % duty cycle, and the best output power of 47.46 dBm(55.5 W) and the power-added efficiency of 46.6 % are obtained at 9.2 GHz. The output power of 47~47.46 dBm(50~55.7 W) is measured in 9.0~9.5 GHz, and the power-added efficiency is measured to be greater than 43 % in 9.0~9.3 GHz and above 36 % in 9.4~9.5 GHz.
본 논문에서는 $0.25{\mu}m$ GaN HEMT 공정을 사용하여 ETRI에서 개발된 $80{\times}150{\mu}m$의 트랜지스터를 사용하여 X-대역에서 동작하는 50 W급 내부 정합 전력 증폭기를 설계 및 제작하였다. 임피던스 변환용 사전 정합 회로를 사용한 로드풀 측정으로 최적의 소스 및 부하 임피던스를 실험적으로 추출하였고, 성능을 예측하였다. 유전율 10.2의 기판을 사용하여 제작된 내부 정합 전력 증폭기의 전력 성능은 펄스 주기 $100{\mu}s$, 듀티 10 %의 펄스 모드 조건에서 측정되었으며, 최대 성능으로는 9.2 GHz에서 47.46 dBm(55.5 W)의 출력 전력과 46.6 %의 전력부가효율이 측정되었다. 9.0~9.5 GHz의 주파수에서 출력 전력은 47~47.46 dBm(50~55.7 W)의 값이 측정되었고, 전력부가효율은 9.0~9.3 GHz에서 43 % 이상, 9.4~9.5 GHz에서는 36 % 이상의 효율이 측정되었다.
