Применение пассивных интегральных схем на арсениде галлия для построения импульсного усилителя мощности в Х-диапазоне частот

Опубликовано в сборнике докладов X Всероссийской научно-технической конференции "Электроника и микроэлектроника СВЧ" 2021г.

Аннотация: в данной работе рассмотрены возможности использования пассивных интегральных схем на подложках арсенида галлия в схеме усилителя мощности для импульсных передатчиков Х-диапазона частот. Обсуждаются особенности конструкций пассивных ИС. Приведена конструкция и электрические характеристики двухкаскадного предварительного усилителя мощности диапазона частот 8,5-9,7 ГГц с выходной мощностью 13-15 Вт, использующего описанную технологию.
Ключевые слова: СВЧ усилитель, Х-диапазон, экспериментальные характеристики, импульсный режим.
Введение.
К современным передающим устройствам предъявляются высокие энергетические требования, необходима высокая мощность и КПД при низких массогабаритных параметрах. Обеспечить удовлетворение этих требований позволяет применение в построении усилительного тракта передатчика GaN транзисторов и GaN монолитных интегральных схем, обладающих высокой удельной выходной мощностью. Разработка и производство монолитных интегральных схем (МИС) СВЧ диапазона на нитриде галлия - один из самых быстро и успешно развивающихся секторов мировой электроники, однако, стоимость их изготовления остается весьма высокой. Ориентировочно стоимость 1 мм2 усилительной МИС на GaN подложке в 2-3 раза выше, чем на GaAs подложке и в 5 раз выше GaAs монолитной интегральной схемы, содержащей только пассивные элементы. Как правило, в МИС СВЧ усилителя мощности пассивными элементами цепей питания и согласования занято около 70% площади кристалла. Для решения задачи снижения стоимости GaN усилителей целесообразно размещение пассивной части схемы на более дешевой подложке, отдельно от дискретных кристаллов активных элементов. Целый ряд зарубежных публикаций последних лет представляет примеры комбинированного использования в СВЧ усилителях пассивных схем на GaAs. Например, в работе [1] описан мощный 70-ваттный усилитель диапазона частот 8.4 – 9.8 ГГц, использующий дискретный кристалл GaN транзистора и две платы с согласующими цепями на подолжке GaAs. В работе [2] представлен 45-ваттный усилитель в том же диапазоне частот, входная согласующая цепь и активный элемент которого выполнены на одном кристалле по технологии GaN на Si, а выходная согласующая цепь – отдельно, на подложке GaAs.