선박 레이더용 X-대역 300 W급 GaN HEMT 반도체 전력 증폭 장치 설계 및 제작

Abstract

본 논문에서는 GaN HEMT 소자를 이용한 X-대역 반도체 전력 증폭 장치(SSPA)의 설계 및 제작에 대하여 논의한다. 반도체 전력 증폭 장치는 안정적인 전원을 공급해 주는 전원공급기, 통신과 내부 모듈을 제어하기 위한 제어부, RF 신호를 증폭하기 위한 RF부로 구성된다. 특히, RF부를 구성하는 능동 소자로 TriQuint사의 GaN HEMT Bare 소자를 이용하였다. RF부는 초단, 드라이브 단, 메인 출력 단으로 구성되어 있으며, 각 앰프는 입 출력 정합을 통하여 구현하였다. 제작된 반도체 전력 증폭 장치는 X-대역(500 MHz 대역폭)에서 duty 26 %, 최장 펄스 100 us 조건에서 300 W 이상의 출력을 얻을 수 있었으며, 향후 선박용 레이더 시스템에 적용할 예정이다. In this paper, design and fabrication of solid state power amplifier(SSPA) using GaN HEMT chip for X-band frequency are presented. The SSPA consists of the power supply for stable power and the control unit for communication and controlling the internal module, the RF Part to amplify RF signal, In particular the adopted active device for the RF Parts is GaN HEMT Bare chip of TriQuint company, the RF parts consists of pre-stage, drive-stage, main power-stage and each amplifier is designed with input and out matching circuit. The developed power amplifier demonstrated more than 300 W peak output power in condition of 26 % duty, max. pulse width 100us for the X-band frequency( 500 MHz bandwidth) and can apply to marine radar systems.