A Ka-band 10 W Power Amplifier Module utilizing Pulse Timing Control

In this paper, a Ka-band 10 W power amplifier module with seven power MMIC bare dies is designed and fabricated using MIC technology which combines multiple MMIC chips on a thin film substrate. Modified Wilkinson power dividers/combiners and CBFGCPW-Microstrip transitions for suppressing resonance and reducing connection loss are utilized for high-gain and high-power millimeter wave modules. A new TTL pulse timing control scheme is proposed to improve output power degradation due to large bypass capacitors in the gate bias circuit. Pulse-mode operation time is extended more than 200 nsec and output power increase of 0.62 W is achieved by applying the proposed scheme to the Ka-band 10 W power amplifier module operating in the pulsed condition of 10 kHz and $5\;{\mu}sec$. The implemented power amplifier module shows a power gain of 59.5 dB and an output power of 11.89 W.

펄스 타이밍 제어를 활용한 Ka-대역 10 W 전력증폭기 모듈

본 논문에서는 7개의 MMIC 전력증폭기 칩과 박막기판을 결합하여 MIC 모듈을 구성함으로써 Ka-대역 중심주파수 영역에서 10 W 이상의 출력전력을 가지는 펄스모드 전력증폭기 모듈을 설계하고 제작하였다. 전력증폭기 모듈의 제작에는 밀리미터파 대역에 적합한 수정된 형태의 윌킨슨 전력분배기/합성기와 모듈의 조림과정에서 공진을 억제하고 작은 삽입손실 특성을 보이는 CBFGCPW-Microstrip 천이구조를 활용하였다. 전력용 MMIC 바이어스 회로에 사용된 큰 값의 바이패스 캐패시터에 의해 발생되는 펄스모드 출력전력의 감소를 개선하고자 TTL 펄스 타이밍 제어 기법을 제안하였다. 제안된 방법을 10 kHz, $5\;{\mu}sec$ 펄스모드로 동작하는 전력증폭기 모듈에 적용한 결과 펄스모드 동작시간을 200 nsec 이상 개선할 수 있었고 0.62 W의 출력전력을 향상시킬 수 있었다. 구현된 전력증폭기 모듈은 59.5 dB의 전력이득과 11.89 W의 출력전력을 보여주었다.