Diretrizes de Projeto de Amplificador de Alta Potência MMIC GaN de Onda Milimétrica Considerando o Efeito de Via de Fonte

Um circuito integrado monolítico de micro-ondas (MMIC) amplificador de alta potência (HPA) de nitreto de gálio (GaN) de onda milimétrica (mmWave) foi implementado, considerando um efeito de via de fonte. Neste artigo, introduzimos diretrizes para o projeto de MMICs de HPA GaN, desde o dimensionamento do dispositivo até o atendimento às especificações de alta potência, ajuste de potência considerando efeitos de via de fonte, design esquemático de estruturas de amplificadores em três estágios e simulação eletromagnética (EM). Com base nos resultados da simulação de carga puxada e da simulação de ganho máximo estável de pequeno sinal (MSG), o tamanho do transistor de mobilidade eletrônica elevada (HEMT) de GaN foi selecionado para ser 8 × 70 μm. No entanto, como o modelo de via de fonte fornecido pela fundição era significativamente diferente dos resultados de EM, foi necessário reajustar o ajuste de potência considerando isso. Além disso, ao selecionar o tamanho da via de fonte, quanto maior o tamanho, mais fácil o ajuste, mas como o layout do circuito de polarização periférico não é possível, um compromisso foi necessário considerando o layout real. Para evitar oscilações na faixa, um circuito RC paralelo foi adicionado ao circuito de ajuste de entrada, e a oscilações em baixa frequência foram resolvidas adicionando um resistor de porta no módulo de PCB. O PA proposto foi fabricado com um processo comercial de MMIC GaN HEMT de 0,1 μm. Ele exibiu potência de saída (Pout) de 38,56 a 39,71 dBm, ganho linear de 14,2 a 16,7 dB, e eficiência de potência adicionada (PAE) de 14,1% a 18,2% na parte superior da banda Ka. O MMIC amplificador de potência GaN fabricado mostra Pout competitivo na parte superior da banda Ka acima de 33 GHz.