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一种基于0.15μm GaAs pHEMT工艺的Ka波段功率放大器设计

李海华 王魁松 赵巾翔 梁晓新 阎跃鹏

李海华, 王魁松, 赵巾翔, 梁晓新, 阎跃鹏. 一种基于0.15μm GaAs pHEMT工艺的Ka波段功率放大器设计[J]. 微电子学与计算机, 2021, 38(1): 17-21.
引用本文: 李海华, 王魁松, 赵巾翔, 梁晓新, 阎跃鹏. 一种基于0.15μm GaAs pHEMT工艺的Ka波段功率放大器设计[J]. 微电子学与计算机, 2021, 38(1): 17-21.
LI Hai-hua, WANG Kui-song, ZHAO Jin-xiang, LIANG Xiao-xin, YAN Yue-peng. A design of Ka-band power amplifier based on 0.15μm GaAs pHEMT process[J]. Microelectronics & Computer, 2021, 38(1): 17-21.
Citation: LI Hai-hua, WANG Kui-song, ZHAO Jin-xiang, LIANG Xiao-xin, YAN Yue-peng. A design of Ka-band power amplifier based on 0.15μm GaAs pHEMT process[J]. Microelectronics & Computer, 2021, 38(1): 17-21.

一种基于0.15μm GaAs pHEMT工艺的Ka波段功率放大器设计

详细信息
    作者简介:

    李海华  男, (1995-), 硕士研究生.研究方向为微波/毫米波集成电路设计

    王魁松  男, (1989-), 硕士, 助理研究员.研究方向为微波/毫米波集成电路设计

    赵巾翔  男, (1995-), 硕士研究生.研究方向为微波/毫米波集成电路设计

    阎跃鹏  男, (1963-), 博士, "百人计划"研究员.研究方向为低功耗物联网传输芯片、无线感知、微波MMIC&RF芯片、北斗导航、陀螺与姿态以及多类传感器芯片与微系统

    通讯作者:

    梁晓新(通讯作者)  女, (1978-), 博士, 研究员.研究方向为微波毫米波集成电路设计.E-mail:liangxiaoxin@ime.ac.cn

  • 中图分类号: TN722.75

A design of Ka-band power amplifier based on 0.15μm GaAs pHEMT process

  • 摘要:

    基于0.15μm GaAs pHEMT工艺设计了一款Ka波段AB类功率放大器.该功率放大器对匹配网络中的通孔电容设计进行改进.将改进式通孔电容运用于功合器设计中.此项改进使输出级功合器的插入损耗改善了0.8~3dB, 提高了功率合成效率.测试结果显示, 此功率放大器在33-37GHz工作频率内, 实现了31±1dB的小信号增益, 饱和输出功率大于31.18dBm, 功率附加效率(PAE)大于21.7%.

     

  • 图 1  Ka波段功率放大器原理图

    图 2  改进对比图

    图 3  双线匹配网络模型

    图 4  双匹配网络模型插入损耗以及耦合电容拟合结果

    图 5  改进对比图

    图 6  三种功合器插入损耗仿真结果对比

    图 7  (a) 功率放大器芯片照片(b)测试模块照片

    图 8  功放小信号测试结果与仿真结果

    图 9  功放饱和输出功率与饱和PAE

    表  1  15 μm GaAs pHEMT工艺下功率放大器对比

    本文 文献[6] 文献[7] 文献[8]
    频率/GHz 33~37 28~30.5 28 36~40
    VD/V 3.7 6.4 6 6
    S21/dB 31±1 23.5 22 17
    输入/输出回波损耗/dB -7/-10 -10/-20 -10/-12 N/A
    饱和输出功率 >31.2 38.1 28 33
    PAE 23.5% 18% 25% 20%
    面积/mm2 9.8 14.28 5.1 11.8
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  • 收稿日期:  2020-04-20
  • 修回日期:  2020-05-09

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