低成本雷达发射/接收模块的X波段MMICs在250nm的GaN HEMT技术中使用
Hyeonseok Lee1, Hyeong-Geun Park1, Van-Du Le1
1Division of Electronics and Electrical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea.
Sensors (Basel, Switzerland)
|July 11, 2023
概括
本研究介绍了用于X波段雷达收发器前端的化 (GaN) 单体微波集成电路 (MMIC). 这些GaN MMIC可为主动电子扫描阵列 (AESA) 雷达系统提供经济高效的发送/接收模块 (TRM).
科学领域:
- 微波工程 微波工程
- 半导体设备 半导体设备
- 雷达系统 雷达系统
背景情况:
- 传统的雷达系统往往依赖于体积庞大且有损耗的组件,如循环器和限制器.
- 化 (GaN) 高电子流动性晶体管 (HEMT) 技术为高频应用提供了卓越的功率处理和效率.
- 开发综合解决方案对于降低雷达模块的尺寸和成本至关重要.
研究的目的:
- 设计和验证用于X波段雷达收发器前端的化 (GaN) 单体微波集成电路 (MMIC).
- 通过集成SPDT T/R开关,驱动放大器 (DA),高功率放大器 (HPA) 和低噪音放大器 (LNA) 来实现完全基于GaN的发送/接收模块 (TRM).
- 为主动电子扫描阵列 (AESA) 雷达系统展示一个具有成本效益的解决方案.
主要方法:
- 使用0.25μm GaN高电子移动性晶体管 (HEMT) 技术实现单体微波集成电路 (MMIC).
- 设计和制造两种版本的单杆双抛 (SPDT) 发送/接收 (T/R) 开关.
- 开发和验证一个驱动放大器 (DA),一个高功率放大器 (HPA) 和一个低噪音放大器 (LNA) 的X频段TRM.
主要成果:
- SPDT T/R开关在9 GHz实现了1.21dB和0.66dB的插入损失,IP1dB>44.7dBm,性能优于传统的GaAs组件.
- 驱动放大器 (DA) 的和输出功率 (Psat) 为38.0dBm,OP1dB为25.84dBm.
- 高功率放大器 (HPA) 实现了43.0dBm的Psat和35.6%的功率增加效率 (PAE).
- 低噪声放大器 (LNA) 的信号增益小于34.9dB,噪声值为2.56dB,输入功率处理强大 (>38dBm).
结论:
- 开发的GaN MMICs成功地形成了一个完全基于GaN的发送/接收模块 (TRM).
- 这些MMIC为传统组件提供了可行的,具有成本效益的替代方案,可以提高雷达系统的性能.
- 这项技术非常适合在X波段主动电子扫描阵列 (AESA) 雷达系统中实施具有成本效益的TRM.
