Design of Two-Stage X-Band Power Amplifier Using GaN-HEMT

본 논문에서는 GaN-HEMT를 이용하여 X-대역에서 동작하는 이단으로 구성된 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 높은 전력 이득을 얻기 위해 간단한 구조의 중간 단 정합 네트워크를 통해 이단으로 구성하였다. 3D EM 시뮬레이션을 통하여 본드와이어 인덕턴스와 기생 캐패시턴스를 예측하였다. 본드와이어 인덕턴스를 줄임으로써 정합 네트워크의 Q(quality-factor)를 최소화하여 대역 특성을 향상시켰다. 제작된 전력증폭기는 40 V의 동작 전압을 인가하였으며, 8.1~8.5 GHz에서 16 dB 이상의 전력 이득, 42.5 dBm 이상의 출력 전력, 35 % 이상의 효율 특성을 나타냈다. This paper presents an X-band two-stage power amplifier using GaN-HEMT. Two-stage structure was adopted to take its high gain and simple inter-stage matching network. Based on a 3D EM simulation, the bond-wire inductance and the parasitic capacitance were predicted. By reducing bond-wire inductance, Q of the matching network is decreased and the bandwidth is improved. The implemented two-stage PA shows a power gain of more than 16 dB, saturated output power of more than 42.5 dBm, and a efficiency of more than 35 % in frequency range of 8.1~8.5 GHz with an operating voltage of 40 V.