The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

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Design of a GaN HEMT 4 W Miniaturized Power Amplifier Module for WiMAX Band

WiMAX 대역 GaN HEMT 4 W 소형 전력증폭기 모듈 설계

  • Jeong, Hae-Chang (Department of Radio Science and Engineering, Chungnam National University) ;
  • Oh, Hyun-Seok (Department of Radio Science and Engineering, Chungnam National University) ;
  • Heo, Yun-Seong (Department of Radio Science and Engineering, Chungnam National University) ;
  • Yeom, Kyung-Whan (Department of Radio Science and Engineering, Chungnam National University) ;
  • Kim, Kyoung-Min (Wavenics, Inc.)
  • 정해창 (충남대학교 전파공학과) ;
  • 오현석 (충남대학교 전파공학과) ;
  • 허윤성 (충남대학교 전파공학과) ;
  • 염경환 (충남대학교 전파공학과) ;
  • 김경민 ((주)웨이브닉스이에스피)
  • Published : 2011.02.28
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Abstract

In this paper, a design and fabrication of 4 W power amplifier for the WiMAX frequency band(2.3~2.7 GHz) are presented. The adopted active device is a commercially available GaN HEMT chip of Triquint Company, which is recently released. The optimum input and output impedances are extracted for power amplifier design using a specially self-designed tuning jig. Using the adopted impedances value, class-F power amplifier was designed based on EM simulation. For integration and matching in the small package module, spiral inductors and interdigital capacitors are used. The fabricated power amplifier with $4.4{\times}4.4\;mm^2$ shows the efficiency above 50 % and harmonic suppression above 40 dBc for second(2nd) and third(3rd) harmonic at the output power of 36 dBm.

본 논문에서는 WiMAX 주파수 대역(2.3~2.7 GHz)에서 동작하는 4 W급 소형 전력증폭기 모듈을 설계, 제작하였다. 본 연구에 사용된 능동소자는 최근 발표된 Triquint사의 GaN HEMT 소자(Bare-chip)이다. 본 논문에서는 전력증폭기를 설계하기 위하여, 먼저 자체 제작한 조정용 지그(jig)를 사용하여 상용 칩의 최적 임피던스를 실험을 통해 추출하였으며, 추출한 임피던스를 적용한 EM-simulation으로 F급 설계를 행하였다. 소형의 패키지(모듈)에 집적하고 정합하기 위하여 인덕터와 커패시터는 각각 spiral inductor, interdigital capacitor로 구현하였다. 소형으로($4.4{\times}4.4\;mm^2$) 패키지된 전력증폭기 모듈의 경우, 출력은 36 dBm, 효율은 50 % 그리고 2차 및 3차 고조파에 대한 고조파 억제는 40 dBc 이상의 특성을 보였다.

Keywords

References

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