4.9: Amplificadores de potencia MMIC

Un amplificador lineal de banda X Clase A implementado en la tecnología de circuito integrado monolítico de microondas (MMIC) GaAs MESFET se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\). Este amplificador opera desde\(8\) hasta la\(12\text{ GHz}\) producción\(100\text{ mW}\) de potencia total. Este es un amplificador de dos etapas, ya que esto da como resultado la ganancia, potencia y ancho de banda requeridos. Las almohadillas de entrada y salida están en una configuración de señal de tierra (GSG) y se pueden usar tanto para microondas

Figura\(\PageIndex{1}\): Un amplificador MMIC de banda X de dos etapas (\(8–12\text{ GHz}\)) productor\(100\text{ mW}\) de potencia: (a) fotomicrografía con redes clave identificadas,\(\mathbf{G}\) indica tierra; (b) disposición anotada:\(\mathsf{A}\), pHEMT en primera etapa. \(\mathsf{B}\), pHEMT en segunda etapa. \(\mathsf{C}\), capacitores de acoplamiento. \(\mathsf{D}\), vía a la parte trasera metálica. \(\mathsf{E}\), a través de condensador. \(\mathsf{F}\), inductor de estrangulación de RF (sesgo). \(\mathsf{G}\), inductor de retroalimentación RF. \(\mathsf{H}\), puente aéreo. \(\mathsf{I}\), resistencia de retroalimentación. \(\mathsf{J}\), resistencia de polarización (TaN).

pruebas de sonda y para unión de cables. El primer transistor tiene dos conexiones de fuente (en la parte superior e inferior): una conexión de puerta a la izquierda y una conexión de drenaje a la derecha. El diseño del segundo transistor es el mismo. El segundo transistor más grande tiene mayor corriente de drenaje. Las conexiones de fuente de los dos transistores están puestas a tierra (indicadas por la\(\mathsf{G}\) conexión). La red coincidente se implementa usando stubs y capacitores. El segundo

Figura\(\PageIndex{2}\): Detalles del inductor espiral superior en la Figura\(\PageIndex{1}\) (a): (a) disposición del inductor espiral superior; y (b) imagen de microscopio electrónico de barrido de la sección transversal del puente aéreo.

transistor tiene una red de retroalimentación con un inductor espiral y una resistencia en serie. La polarización de drenaje al segundo transistor es a través de un inductor en espiral. Cada uno de los inductores espirales utiliza un puente aéreo (mostrado en la Figura\(\PageIndex{2}\)) para reducir la capacitancia parásita al eliminar el dieléctrico entre el metal del puente y el de la espiral.

En la Figura 4.10.1 se muestra un segundo MMIC de banda X de mayor potencia utilizando transistores PhemT. Este amplificador produce\(1\text{ W}\) sobre la\(8–12\text{ GHz}\) banda. Hay dos etapas, pero el contraste más llamativo con el MMIC anterior es el uso de múltiples transistores en cada una de las etapas. La primera etapa tiene cuatro transistores en paralelo. La red de coincidencia de entrada está integrada con un divisor de potencia de cuatro vías que impulsa la entrada de cada transistor. Una red de emparejamiento entre etapas con cuatro divisores de potencia bidireccionales impulsa las puertas de los\(16\) PhemT. Un combinador de potencia de 16 vías en la red de adaptación de salida combina las señales en los drenajes de cada transistor de segunda etapa, llevándolas a una sola salida. La red de combinación de salida tiene cuatro niveles de combinadores bidireccionales y efectivamente permite que los transistores se pongan en paralelo. Poner los transistores en paralelo requiere una coincidencia cercana de los transistores. Prácticamente, el límite al número de transistores que se pueden combinar de esta manera es\(16\) como hay pérdida con cada nivel de combinación.