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내부 고조파 조정 회로로 구성되는 고효율 370 W GaN HEMT 소형 전력 증폭기
최명석(Myung-seok Choi),윤태산(Tae-san Yoon),강부기(Bu-gi Kang),조삼열(Samuel Cho) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.11
본 논문에서는 내부 고조파 조정 회로로 구성되는 셀룰러와 L-대역용 소형의 고효율 370 W GaN(Gallium Nitride) HEMT(High Electron Mobility Transistor) 소형 전력 증폭기(PA)를 구현하였다. 원천 및 2차 고조파 주파수에서 동시에 높은 효율을 내기 위해 새로운 회로 정합 형태를 적용했다. 소형화를 위하여 새로운 41.8 ㎜ GaN HEMT와 2개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 캐패시터를 구성 물질의 변화를 이용하여 열 저항을 개선한 10.16×10.16×1.5T ㎣ 크기의 새로운 패키지에 와이어 본딩으로 결합하였다. 드레인 바이어스 48 V 인가 시, 개발된 GaN HEMT 전력 증폭기는 370 W 포화 출력 전력(Psat.)과 770~870 ㎒에서 80 % 이상, 1,805~1,880 ㎒에서 75 % 이상의 드레인 효율(DE)을 나타내었다. 이는 지금까지 보고된 셀룰러와 L대역에서 GaN HEMT 전력 증폭기 중 최고의 효율과 출력 전력 특성이다. In this paper, a compact 370 W high efficiency GaN(Gallium Nitride) HEMT(High Electron Mobility Transistor) power amplifier(PA) using internal harmonic manipulation circuits is presented for cellular and L-band. We employed a new circuit topology for simultaneous high efficiency matching at both fundamental and 2nd harmonic frequency. In order to minimize package size, new 41.8 ㎜ GaN HEMT and two MOS(Metal Oxide Semiconductor) capacitors are internally matched and combined package size 10.16×10.16×1.5T ㎣ through package material changes and wire bonded in a new package to improve thermal resistance. When drain biased at 48 V, the developed GaN HEMT power amplifier has achieved over 80 % Drain Efficiency(DE) from 770~870 ㎒ and 75 % DE at 1,805~1,880 ㎒ with 370 W peak output power(Psat.). This is the state-of-the-art efficiency and output power of GaN HEMT power amplifier at cellular and L-band to the best of our knowledge.
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