Анотація – У доповіді викладені результати розробки широкосмугового «квазімонолітного» двухкаскадного підсилювача потужності діапазону 8-18 ГГц з вихідною потужністю в режимі насичення 074-11 Вт при коефіцієнті посилення 69-86 дБ, виконаного за технологією «чіп на чіпі» Наведено експериментальні характеристики розробленого підсилювача і балансних підсилювачів потужності на його основі

I                                       Введення

Монолітні («квазімонолітние», виготовлені методом перевернутого монтажу «чіп на чіпі») підсилювачі потужності (УМ) діапазону 8-18 ГГц призначені для використання в кінцевих каскадах передавальних каналів засобів РЕБ і РЛС з АФАРСЬКА [1]

За кордоном роботи по монолітним широкосмуговим СВЧ підсилювачів потужності (MMIC) проводяться провідними фірмами США, Великобританії та Японії, які приступили до їх промислового випуску Наприклад, широкосмуговий УМ TGA2501-EPU фірми TriQuint, виконаний на псевдоморфное транзисторах (рНЕМТ) з довжиною затвора 025 мкм, забезпечив у діапазоні частот 6-18 ГГц вих = 28 Вт (по стисненню Кур на 2 дБ), Кур = 24 дБ і ККД = 20 % [2]

Вітчизняні зразки широкосмугових УМ реалізовані на GaAs польових транзисторах з барєром Шоттки (ПТШ) за гібридною [3] і квазімоно-літної» технологіям [1, 4]

У докпаде викладаються результати розробки, виготовлення і застосування двухкаскадного «квазімонолітного» УМ діапазону 8 – 18 ГГц

II                              Основна частина

Структурна схема УМ представляє послідовне зєднання вхідного каскаду на одному ПТ і вихідного каскаду з двома паралельно включеними Пт У схемі УМ реалізований принцип узгодження з втратами в затворних ланцюгах Пт Ширина затвора пт першого каскаду становить 1200 мкм, другий – 2400 мкм

На рис1 представлена ​​топологія розробленого «квазімонолітного» двухкаскадного УМ з розмірами кристала 41x23x011 мм Підсилювач виготовлений на підкладці АГЧП-2 ЕТО035162 ТУ товщиною 110 мкм Транзистори з шириною і довжиною затвора 1200 мкм і 05 мкм виготовлялися на структурах, вирощених ІФП СОРАН (м Новосибірськ) методом молекулярно-променевої епітаксії ГЕС МЛЕ-0-3-0, 25 (40) КНП/431432010ТУ

Розрахунок та оптимізація електричних параметрів проводилися за програмою Microwave Office (MWO) методом гармонійного балансу з використанням двовимірного розрахунку топології узгоджувальних ланцюгів за програмою Advanced Design System (ADS) При розрахунку схеми використані малосигнальная модель пт, отримана оптимізацією номіналів її елементів по виміряних S-параметрами в діапазоні частот 1 -18 ГГц, і розроблена на її основі большесігнальная модель Statz_1200

Рис 1 Топологія «квазімонолітного» двухкаскадного підсилювача потужності

Зикова Г С, Мякишев Ю Б, Раков Ю Н, Циба В П, Будаков В Г ВАТ «Октава» Червоний проспект 220, а / я 314, м Новосибірськ, 630049, Росія тел / факс: 383-2258859, e-mail: oktava2006@ngsru

Fig 1 The topoiogy of the quasimonoiithic two-stage power ampiifier

Ha рис2 наведені розрахункові та виміряні електричні характеристики УМ Розрахункове значення вихідної потужності в діапазоні частот 8 – 18 ГГц складає вих = 700-900 мВт при коефіцієнті посилення Кур = 6-7 дБ

Рис 2 Розрахункові та експериментальні значення вихідної потужності «квазімонолітного» двухкаскадного VlVi й балансового підсилювача (БУ) на його основі Пунктир – розрахункова потужність УМ Fig 2 Caicuiated and experimentai output power characteristics of the quasimonoiithic two-stage PA and baianced PA (BPA), based on the PA Dash – the caicuiated output power of the PA

У режимі Ui = +7 В, U2 = -21 В, ii = 046 A підсилювач в металокерамічному крісталлодержа-теле забезпечує в діапазоні частот 8 – 18 ГГц насичену потужність Р вих = 074 – 11 Вт при Кур = 69-86 дБ

17 Розроблений УМ використаний у вихідних каскадах підсилювачів, виконаних за балансної схемою складання потужності за допомогою спрямованого ответвителя «Ланге» Зовнішній вигляд такого балансного підсилювача представлений на рісЗ Конструкція являє з себе керамічну плату з поликор товщиною 05 мм з отвором, в який вставляється позолочений мідний пєдестал, і яка разом з ним паяється на підставу з матеріалу МД-40 На полікорові платі розміщені подільники / суматори «Ланге» і ланцюги підведення живлення Для розвязки харчування по стоків застосовані керамічні конденсатори номіналом 100 пФ Розміри кри-сталлодержателя 118×9 мм Всі межсоединения здійснюються термозвуковой зварюванням золотими тяганиною діаметром 30 мкм Балансний підсилювач в діапазоні частот 8-18 ГГц забезпечує в режимі Ui = +7 В, иг = -22 В, h = 087 А Р вих = 15Вт при Кур = 69 – 76 дБ Результати вимірювань вихідної потужності наведені на рис2

Рис 3 Конструкція балансного підсилювача на основі «квазімонолітного» двухкаскадного УМ

Fig 3 Baianced power ampiifier design, based on tiie quasimonoiithic two-stage PA

III                                  Висновок

Розроблено широкосмуговий «квазімонолітний» двохкаскадний підсилювач діапазону 8 – 18 ГГц з вихідною потужністю в режимі насичення

0 74-11 Вт, виконаний за технологією «чіп на чіпі» з використанням ПТ на структурах А3В5 Наведено експериментальні характеристики балансного підсилювача потужності, які показують перспективність застосування УМ в кінцевих каскадах передавальних каналів засобів РЕБ і РЛС з АФАРСЬКА

IV                          Список літератури

[1] Мякишев Ю Б, Будаков В Г, Раков Ю Н, Зикова Г С Стан і перспективи розвитку у ВАТ «Октава» потужних підсилювачів діапазону 8-18ГГц на основі монолітних ІВ НВЧ Радіотехніка, 2004, вип 2, с 112-121

[2]  http://wwwtriquintcom

[3] Кіщинський А А Підсилювач діапазону 6 – 18 ГГц Радіотехніка, 2004, вип 2

[4] Мякишев Ю Б, Барладян К Д, Ожерельева Л Ю Інтегральна схема НВЧ Авт свід № 4394522-25

GaAs WIDEBAND TWO-STAGE POWER AMPLIFIER, COVERING 8-18 GHZ FREQUENCY BAND

G S Zykova, U B Mjakishev, Yu N Rakov,

V P Chibaev, V G Budakov Joint Stoci< Co «Oiitava»

Krasnij Prospect, 220, P O Box 314 Novosibirsk, 630049, Russia Ph/Fax: +7383-2258859, e-maii: oktava2006@ngsru

Abstract – The results of the development of the wideband two-stage power amplifier (PA), covering 8-18 GHz frequency band with the saturated output power of 074- 11 W and the gain of 69 – 86 dB, are presented PA is realized with «the chip- on-the chip» (quasimonoiithic) technology application The PA and balanced PA (BPA) output characteristics are demonstrated

I                                        Introduction

The results of the development, the realization and the application of the «quasimonoiithic» two-stage PA with the frequency band 8-18GHZ are presented PA and balanced PA are realized with the application of the flip-chip technology and are intended for the use in the output stages of Electronic Warfare and Phased Array Radar Systems

II                                       Main Part

The developed power amplifier has two stages, in the fist one there is used a 1200 μm gate MESFET, while in the second one – two parallelly combined a 1200 μm gate MESFETs (summed gate equals 2400 μm) The conduct – loss transforming networks are used in the gates circuits The topology of the developed quasimonoiithic PA is shown in the Fig1 The chip dimensions are 41x23x011 mm The amplifier chip is made from the semiinsulated GaAs substrate thickened to 110 μm The 05 X 1200 μm gate MESFETs are produced from the semiconductor structure, grown by MLE in IPHP SORAN Calculated and measured PA output power characteristics are presented in Fig2 The output power of 700 – 900 mW and the gain of 6 – 7 dB are predicted for this PA With the DC bias (Ui=+7V, U2—2I V, h=046A) of the PA there were obtained the following PA characteristics in the frequency band 8 – 18GHz: P„u, = 074-11 W and G = 69 – 86 dB

The developed PA is used in the balanced PA configuration (BPA), in which the two Lange couplers are used for power summation, and which is shown in Fig3 Ceramic capacitances of 100 pF are used for DC filtering The dimensions of the BPA ceramic chip carrier are 118 x 90 mm There were obtained the following BPA characteristics in the frequency band 8- 18GHz (Fig2): Ρ„„, = 15-17 W and G = 69-76dB (with the DC bias Ui=+7 V, U2=-22 V, h=087 A)

III                                     Conclusion

The developed wideband two-stage power amplifier, covering 8 – 18 GHz frequency band with the saturated output power of 074-11 W and the gain of 69-86 dB, is realized with application of the GaAs MESFET and «the chip-on-the chip» (quasimonoiithic) technology The balanced PA output characteristics are also presented and demonstrate the perspectivity of PA application in the output stages of Electronic Warfare and Phased Array Radar Systems

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р