Design of MMIC Variable Gain LNA Using Behavioral Model for Wireless LAM Applications

This paper describes the design and fabrication of an MMIC variable gain LNA for 5GHz wireless LAN applications, using 0.5${\mu}{\textrm}{m}$ gate length GaAs MESFET transistors. The advantages of high gain and low noise performance of E-MESFETS and excellent linear performance of D-MESFETS are combined as a cascode topology in this design. Behavioral model equations are derived from the MESFET nonlinear current voltage characteristics by using Turlington's asymptote method in a cascode configuration. Using the behavioral model equations, a 4${\times}$50${\mu}{\textrm}{m}$ E-MESFET as a common source amplifier and a 2${\times}$50${\mu}{\textrm}{m}$ D-MESFET as a common gate amplifier are determined for the cascode amplifier. The fabricated variable gain LNA shows a noise figure of 2.4dB, variable gain range of more than 17dB, IIP3 of -4.8dBm at 4.9GHz, and power consumption of 12.8mW.

거동모델을 이용한 무선랜용 MMIC 가변이득 저잡음 증폭기 설계

본 논문에서 0.5$\mu\textrm{m}$ GaAs MESFET을 이용하여 5GHz대 무선랜에 사용 가능한 MMIC 가변이득 저잡음 증폭기를 설계 및 제작하였다. 이득과 잡음성능이 우수한 증가형 GaAs MESFET과 선형성이 좋은 공핍형 MESFET 조합의 캐스코드 구조로 저잡음 증폭기를 설계하기 위하여 Turlington의 점근선법을 이용하여 MESFET의 비선형 전류 전압특성에 대한 거동 모델 방정식을 도출하였다. 이로부터 캐스코드 증폭기의 공통 소오스 FET는 4${\times}$50$\mu\textrm{m}$ 크기의 증가형 MESFET으로 공통 게이트 FET는 2${\times}$50$\mu\textrm{m}$ 크기의 공핍형 MESFET으로 설계하였다. 제작된 가변이득 저잡음 증폭기의 잡음지수는 4.9GHz에서 2.4dB, 가변 이득범위는 17dB이상, IIP3는 -4.8dBm이며, 12.8mW의 전력을 소비하였다.