Ka 대역의 25 W급 SSPA를 제작하기 위하여 상용 $0.15{\mu}m$ GaN 공정을 이용 구동증폭기(Drive Amplifier : DRA) 및 고출력증폭기(High Power Amplifier : HPA) 초고주파 단일 집적회로(Monolithic Microwave Integrated Circuit : MMIC)를 설계 및 제작하여 특성 평가하였고, SSPA(Solid State Power Amplifier)의 주요 부속품인 MS-to-WR28 변환기 및 WR28 전력합성기를 설계 및 제작, 평가하여 Ka 대역 GaN 기반 SSPA를 제작하였다. 제작 결과, 주파수 29~31 GHz 대역에서 포화출력 44.2 dBm 이상, 전력부가효율 16.6 % 이상, 전력이득 39.2 dB의 특성을 나타내었다.
본 논문은 X대역 고출력증폭기의 전력 결합 손실을 최소화 하기위하여 Al2O3 박막 기판으로 제작한 divider/Combiner 회로를 X-대역의 PAM(Power Amplifier Module)에 적용하여 25W 급 전력증폭기 모듈을 구현하였다. 제작은 MMIC 칩과 수정된 형태의 10way traveling wave divider/Combiner회로를 사용하였으며 제작된 Traveling wave구조의 전력증폭기는 출력전력 45.2dBm, 16dB 이득, PAE 26 % 특성을 얻었으며 IMD3 는 17dBc@44dBm의 특성을 보였다. 본 연구의 divider/Combiner 회로는 다단계 구조의수동 결합기 및 분배기에 사용될 수있으며 협소한 크기의 전력증폭기에 사용될 수 있다.
본 논문에서 ETRI 0.5$\mu\textrm{m}$ MESFET 라이브러리 공정을 이용하여 동작 주파수 5GHz대 저전압구동 가변이득 저잡음 증폭기 MMIC를 설계 및 제작하였다. 이 저잡음 증폭기는 HIPERLAN/2의 Adaptive Antenna Arrays와 함께 사용할 수 있도록 이득조절이 가능하도록 설계하였다. 가변이득 저잡음 증폭기는 2단 캐스케이드 구조이며, 게이트전압에 따라 채널저항이 제어되는 증가형 MESFET과 저항으로 구성된 부귀환 회로를 제안하였다. 제작된 가변이득 저잡음 증폭기의 측정값은 $V_{DD}$ =1.5V, $V_{GG1}$=0.4V, $V_{GG2}$=0.5V일때 5.5GHz의 중심 주파수, 14.7dB의 소신호 이득, 10.6dB의 입력 반사손실, 10.7dB의 출력 반사손실, 14.4dB의 가변이득, 그리고 잡음지수 2.98dB이다. 또한, 가변이득 저잡음 증폭기는 -19.7dBm의 입력 PldB, -10dBm의 IIP3, 52.6dB의 SFBR, 그리고 9.5mW의 전력을 소비한다.다.다.
본 논문에서는 밀리미터파 센서 응용을 위한 낮은 변환손실 및 높은 LO-RF 격리도 특성의 W-band MMIC 믹서 모듈을 설계 및 제작하였다. MMIC 믹서는 $0.1{\mu}m$ MHEMT를 이용하여 설계 및 제작되었다. MMIC 믹서는 낮은 변환손실과 높은 LO-RF 격리도 특성을 얻기 위해 RF 입력단에 MHEMT를 추가하여 설계하였다. 제작된 MMIC 칩을 모듈화 하기 위해 CPW-도파관 변환기를 설계 및 제작하였으며, 최종적으로 MMIC 믹서 모듈을 개발하였다. MMIC 믹서 모듈의 측정결과 변환손실 특성은 94 GHz에서 MMIC 칩은 6.3 dB, MMIC 모듈은 9.5 dB의 양호한 특성을 나타내었다. MMIC 믹서 모듈의 LO-RF 격리도는 94 GHz에서 30.4 dB의 양호한 측정 결과를 얻었다. 본 논문에서 개발된 W-band MMIC 믹서모듈은 기존의 발표된 W-band(75-110 GHz) MMIC 믹서와 비교하여 우수한 성능을 나타내었다.
본 논문은 U-band(40~60 GHz)대역에 최적화된 epitaxial로 pHEMT(Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor)을 제작, 대신호 모델링하여 특성분석 및 60 GHz 대역의 3단 증폭기를 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)로 설계 제작하였다. 본 논문에 사용된 pHEMT는 $0.12\;{\mu}m$의 게이트 길이와 총 게이트 면적 $100\;{\mu}m$, $200\;{\mu}m$를 사용하여 대신호 모델링하였으며 설계시 안정도의 향상을 위하여 부궤환회로와 함께 MIM(Metal-Insulator-Metal) 커패시터 대신 MCLF(Microstriop Coupled Line Filter)를 사용하여 안정도를 향상시켰다. 제작결과 크기가 $2.5{\times}1.5mm^2$이고 소모된 전류는 약 40 mA, 동작주파수 59.5 ~ 60.5 GHz에서 이득 19.9 dB ~ 18.6 dB, 입력정합특성 -14.6 dB ~-14.7 dB, 출력정합 특성 -11.9 dB ~-16.3 dB와 출력 -5 dBm의 특성을 얻었다.
Kim, Wansik;Yeo, Hwanyong;Lee, Juyoung;Kim, Young-Gon;Seo, Mihui;Kim, Sosu
International journal of advanced smart convergence
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제11권2호
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pp.53-58
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2022
In this paper, w-band frequency synthesizer was developed for frequency-modulated continuous wave (FMCW) radar sensors. To achieve a small size and high performance, We designed and manufactured w-band MMIC chips such as up-converter one-chip, multiplier, DA (Drive Amplifier) MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit), etc. And interposer technology was applied between the W-band multiplier and the DA MMIC chip. As a result, the measured phase noise was -106.10 dBc@1MHz offset, and the frequency switching time of the frequency synthesizer was less than 0.1 usec. Compared with the w-band frequency synthesizer using purchased chips, the developed frequency synthesizer showed better performance.
국내개발된 수신용 단일 MMIC 칩과 송신용 전력증폭 MMIC 칩을 W-대역 송수신모듈내에 장착하여 개발하였다. W-대역에서 중요한 잡음지수와 출력 전력 값을 계산하기 위하여 안테나 연결로부터 MMIC까지 W-대역의 전이구조 손실을 분석하였고, 수신부 12채널 및 송신부 5채널로 제작후 분석 결과와 측정값을 비교하였다. 결과적으로 송신부의 출력전력 값은 분석 결과와 상온 및 환경조건에서의 측정 결과 모두 유사한 결과를 얻었다. 수신부의 잡음지수 또한 유사한 결과를 얻었으나, W-대역의 12채널로 제작되는 다채널인 관계로 일부 채널에서는 제작 오차에 의해서 3 dB 정도의 오차를 보였다.
본 논문에서는 $0.15{\mu}m$ GaAs pHEMT 기술을 이용하여 FMCW(Frequency-modulated continuous-wave) 레이더용 W-band 단일칩 수신기 MMIC를 구현하였다. 제작된 수신기는 4 단 저잡음 증폭기, 하향 변환 혼합기, 3 단 LO 버퍼 증폭기로 구성되어 있다. 수신기의 저잡음 특성과 선형성 향상을 위해 저잡음 증폭기의 성능을 최적화시켰다. 혼합기는 선형성 특성 및 낮은 IF 주파수에서 저잡음 특성을 위하여 저항성 혼합기로 설계하였다. W-대역에서 혼합기를 구동시키기 위해서는 높은 LO 입력이 요구되므로 추가적인 LO 버퍼 증폭기를 설계하였다. 단일칩 수신기의 측정 결과, RF 주파수 $f_0$ GHz, LO 입력 전력 -1 dBm, 그리고, IF 주파수 100 MHz에서, 6.2 dB의 변환 이득, 5.0 dB의 잡음 지수, 그리고, -12.8 dBm의 1-dB 이득 감쇄 입력 전력($P_{1dB,in}$) 등의 우수한 특성을 얻었다.
Kim, Dongmin;Lee, Dong-Ho;Sim, Sanghoon;Jeon, Laurence;Hong, Songcheol
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제14권6호
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pp.818-823
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2014
A high-gain wideband low noise amplifier (LNA) using $0.25-{\mu}m$ Gallium-Nitride (GaN) MMIC technology is presented. The LNA shows 8 GHz to 15 GHz operation by a distributed amplifier architecture and high gain with an additional common source amplifier as a mid-stage. The measurement results show a flat gain of $25.1{\pm}0.8dB$ and input and output matching of -12 dB for all targeted frequencies. The measured minimum noise figure is 2.8 dB at 12.6 GHz and below 3.6 dB across all frequencies. It consumes 98 mA with a 10-V supply. By adjusting the gate voltage of the mid-stage common source amplifier, the overall gain is controlled stably from 13 dB to 24 dB with no significant variations of the input and output matching.
Park, Hongjong;Lee, Wonho;Jung, Joonho;Choi, Kwangseok;Kim, Jaeduk;Lee, Wangyong;Lee, Changhoon;Kwon, Youngwoo
Journal of electromagnetic engineering and science
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제17권2호
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pp.105-107
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2017
The self-biasing circuit through a feedback resistor is applied to a gallium nitride (GaN) distributed power amplifier (PA) monolithic microwave circuit (MMIC). The self-biasing circuit is a useful scheme for biasing depletion-mode compound semiconductor devices with a negative gate bias voltage, and is widely used for common source amplifiers. However, the self-biasing circuit is rarely used for PAs, because the large DC power dissipation of the feedback resistor results in the degradation of output power and power efficiency. In this study, the feasibility of applying a self-biasing circuit through a feedback resistor to a GaN PA MMIC is examined by using the high operation voltage of GaN high-electron mobility transistors. The measured results of the proposed GaN PA are the average output power of 41.1 dBm and the average power added efficiency of 12.2% over the 6-16 GHz band.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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