Se describió el desarrollo de PHEMT, amplificador de potencia MMIC de 24-31 GHz 2W/4W. Este amplificador se diseñó con una potencia de baja pérdida basada en línea distribuida altamente integrada mediante la combinación de técnicas de diseño que utilizan un proceso de fabricación PHEMT de GaAs de 0,15 μm. Los amplificadores de potencia de 2W/4W diseñados exhiben una pequeña ganancia de señal de 20dB y potencias de salida de compresión de ganancia de 1dB de 33dBm y 35dBm respectivamente dentro del rango de frecuencia de 24-31GHz. Estos MMIC PA están alojados en un paquete SMT de bajo costo de 7×7 mm y ofrecen casi el mismo rendimiento de RF que las piezas de matriz.
prólogo
Los amplificadores de alta potencia (HPA) de bajo costo son esenciales para el desarrollo de enlaces inalámbricos comerciales de banda Ka y radios punto a punto como el Servicio de distribución local multipunto (LMDS), y el mercado para estas aplicaciones está madurando. Mientras tanto, los diseñadores de sistemas esperan con ansias la próxima generación de HPA empaquetados con compatibilidad de ensamblaje automatizado de selección y colocación estándar de la industria.
proceso MMIC
El proceso elegido para el HPA de banda Ka es un proceso de fundición comercial de 0,15 µm. El fT máximo del dispositivo es de 85 GHz. Este proceso está diseñado para funcionar con voltajes máximos de drenaje de hasta 5V. El dispositivo PHEMT de 0,15 μm proporciona una potencia de salida de compresión de ganancia de 1 dB de 450 mW/mm a 35 GHz. Este proceso tiene Imax = 650mA/mm, Vp= -1V, BVgd = -10V y Gmax=495mS/mm. Se eligió un grosor de oblea de 50 μm para obtener la resistencia térmica y la inductancia de fuente más bajas posibles.
diseño de amplificador de potencia
El diseño de MMIC PA comenzó con la extracción de parámetros de un modelo de circuito equivalente FET escalable. Se utilizó un FET de 400 μm de 4 dedos con dos orificios de paso para la caracterización del dispositivo. Se utilizaron mediciones de parámetros S de señal pequeña y de tracción de carga para generar un modelo de circuito equivalente escalable en condiciones P-1. El circuito equivalente del lado de la puerta consta de una red CR en serie de 1,2 Ω-mm y 2,2 pF/mm, y el circuito equivalente del lado del drenaje consta de una red CR en paralelo de 17 Ω-mm y 0,33 pF/mm. Usando el circuito equivalente simplificado del PHEMT generado, sintetizamos una red coincidente que exhibe coincidencia de potencia en cada etapa.
Los amplificadores de 2W/4W, que comparten la misma topología general, están diseñados para niveles de potencia de salida de alrededor de 2W y 4W. En la Figura 1 se muestra un diagrama de bloques simplificado de un HPA de 4 W. En la Figura 2 se muestra una foto de matriz de 2W. El MMIC PA adoptó una relación periférica de puerta de 1:2:4.
Diseño de combinador de salida
El diseño de un combinador de potencia de salida de baja pérdida es fundamental para lograr la potencia de salida deseada del HPA. Se adoptó una topología de combinador de energía basada en línea distribuida para minimizar las pérdidas del combinador y las variaciones del proceso de fabricación. Los combinadores de 8 y 16 vías están diseñados para amplificadores de 2W y 4W respectivamente. El combinador de potencia está optimizado para la coincidencia conjugada de entrada/salida y el aislamiento de todos los puertos individuales.
matricularse en Avago ahora Boletin informativo aquí!