Design of a GaN-based high gain X-band power amplifier

RF güç yükselteçleri uzay, hava ve radar uygulamalarının hayati bir unsuru olmaya devam etmektedir. Modern sistemler, yüksek verimliliği korurken yüksek güç ve kazanç gerektirmektedir. Ancak bu özellikleri kompakt bir tasarımla elde etmek zorlukları da beraberinde getirmektedir. Monolitik Mikrodalga Entegre Devreler (MMIC), yüksek frekanslarda çalışırken tasarımda esneklik ve gelişmiş performans sağlamaktadır. Diğer transistör teknolojileri arasında, SiC üzerinde Galyum Nitrür (GaN) tabanlı yüksek elektron hareketli transistörler (HEMT'ler), yüksek güç yoğunluğu, termal iletkenlik ve yüksek bant aralığı ile olağanüstü performans sağlamaktadır. Bu tezde, NANOTAM 250 nm SiC üzeri GaN teknolojisine dayanan üç katlı bir X-Bant MMIC güç yükselteci sunuyoruz. Tasarım için işlem parametrelerinin çıkarılması amacıyla transistörlerin karakterizasyon adımları tartışılmıştır. Güç yükselteci Keysight ADS ortamında tasarlanmıştır. Tasarım, 3 inçlik SiC üzeri GaN levha üzerinde üretilmiştir. 28 V, 100 mA/mm darbeli sinyal altında ve oda sıcaklığında 8.5-10.5 GHz frekans bandında alınan ölçümlerde, yükseltecin 40 dB küçük işaret kazancına, %40'tan yüksek PAE'ye ve ortalama 20 W çıkış gücüne ulaştığı gözlemlenmiştir. MMIC 10,26 mm2 alan kaplamaktadır ve 1,96 W/ mm2 güç yoğunluğuna sahiptir.