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문제 정의

  • 본고는 광대역 고출력 증폭기 모듈 단위에서 전력 증폭/ 분배/합성과 열 관리에 초점을 맞추어 GaAs pHEMT MMIC, GaN HEMT MMIC 3종의 칩 세트를 포함하여 집적화된 광대역(6∼18 GHz) 10 W 급 다단 증폭기 모듈에 대해 소개하고자 한다.
  • 본고에서는 5 W 급 GaN 전력증폭기 칩 2개, 구동증폭기, 전력결합기 등을 집적하여 소형(크기: 49×42 mm2), 광대역(주파수 대역: 6∼18 GHz), 고출력(평균 출력 포화전력: 40.2 dBm), 고이득(평균 선형이득: 46.5 dB) 특성의 전력증폭기 모듈 설계 기술에 대해 살펴보았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
GaN 기반의 전자소자의 장점은? GaN 기반의 전자소자는 GaAs, Si, SiC 기반 전자소자에 비교하여 매우 우수한 물리적 특성을 가진 전력반도체로 고출력 증폭기 구현에 매우 적합하다. GaN은 3.
Traveling-Wave Tube의 문제점을 극복하기 위해 필요한 것은? 기존 고출력 증폭기로 Traveling-Wave Tube (TWT)가 있으나, 이는 동작 시 높은 소모 전압을 요구하며, 낮은 신뢰성을 갖는다. 이러한 문제점을 극복하며, 소형, 경량, 고출력 증폭기 모듈 구현을 위해서는 높은 전력밀도를 가지는 GaN High-Electron-Mobility Transistor(HEMT) 소자 기반 증폭기 칩 세트 및 이를 포함하는 모듈이 필요하다.
Traveling-Wave Tube의 단점은? 최근 급증하는 무선 통신기기 및 레이다에 대한 전파방해 신호 송출, 급조폭발물(Improvised Explosive Device; IED) 공격으로부터 피해를 방지하기 위해 광대역(6∼18 GHz) 고출력[CW(Continuous wave) 10 W] 증폭기 모듈 개발의 필요성이 증대되고 있다. 기존 고출력 증폭기로 Traveling-Wave Tube (TWT)가 있으나, 이는 동작 시 높은 소모 전압을 요구하며, 낮은 신뢰성을 갖는다. 이러한 문제점을 극복하며, 소형, 경량, 고출력 증폭기 모듈 구현을 위해서는 높은 전력밀도를 가지는 GaN High-Electron-Mobility Transistor(HEMT) 소자 기반 증폭기 칩 세트 및 이를 포함하는 모듈이 필요하다.
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참고문헌 (9)

  1. U. K. Mishra, L. Shen, T. E. Kazior, and Y.-F. Wu, "GaNbased RF power devices and amplifiers", Proceedings of the IEEE, vol. 96, no. 2, pp. 287-305, Feb. 2008. 

  2. H. Okumura, "Present status and future prospect of widegap semiconductor high-power devices", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 45, no. 10A, pp. 7565-7786, Oct. 2006. 

  3. WIN semiconductors corp., "Process roadmap, $0.25{\mu}m$ GaN HEMT", http://www.winfoundry.com/en_US/support.aspx?sn6 

  4. 정종헌, 김지훈, 배경태, 이재영, 박범준, 김동욱, 권영우, 장재형, "광대역 고출력 GaN 증폭기 설계 및 특성분석", 한국군사과학기술학회 종합학술대회, pp. 485, 2015년 6월. 

  5. D. M. Pozar, Microwave Engineering, Wiley, pp. 308-324, 2005. 

  6. Rogers Corp., "MWI-2014 software instruction manual", https://www.rogerscorp.com/documents/2616/acs/Microwave-Impedance-Calculator-2014-Instructional-Manual.pdf 

  7. Keysight Tech., "ADS Circuit Design Cookbook 2.0", http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5991-1516EN.pdf 

  8. 정종헌, 이재영, 이건용, 박범준, 장재형, 송종인, "6-18 GHz 광대역 다단 전력증폭기 모듈 설계 및 제작", 대한전자공학회 2015년도 마이크로파 및 전파전파 합동 학술대회, vol. 38, p. 8, 2015년 5월. 

  9. S. Lee, H. Park, K. Choi, and Y. Kwon, "A broadband GaN pHEMT power amplifier using non-foster matching", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 63, no. 12, pp. 4406-4414, Dec. 2015. 

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