Исследование характеристик усилителя распределенного усиления на основе GaAs-полевых транзисторов
DOI: 10.21293/1818-0442-2023-26-3-32-40
☷
- О ТУСУРе
- Абитуриентам
-
Студентам
- Первокурсникам
- Расписание занятий
- Система дистанционного обучения
- Научно-образовательный портал
- Библиотека
- Групповое проектное обучение
- Журнал посещаемости
- Журнал успеваемости
- Клубы по интересам
- Спорт в ТУСУРе
- Профком студентов
- Содействие трудоустройству
- Облачное хранилище ТУСУРа
- Поддержка студенческих семей
- Поддержка участников СВО и их детей
- Многофункциональный центр
- Аспирантам
-
Сотрудникам
- Телефонный справочник
- Расписание занятий
- Система дистанционного обучения
- Научно-образовательный портал
- Библиотека
- Журнал посещаемости
- Журнал успеваемости
- Генератор рабочих программ
- Генератор ОПОП
- Генератор ИПРП
- Показатели эффективности труда ППС
- Спорт в ТУСУРе
- Профком сотрудников
- Облачное хранилище ТУСУРа
- Выпускникам
- Партнёрам
Аннотация: Усилитель распределенного усиления является актуальным решением при реализации широкополосных усилите-лей в системах беспроводной связи, импульсной и измерительной техники. В настоящей работе было проведено исследование усилителя распределенного усиления на основе GaAs-полевых транзисторов. В работе представлен расчет оптимального количества ячеек усиления, расчет каскодного усилителя распределенного усиления и полу-чена его принципиальная схема, работающая в диапазоне от 2 до 20 ГГц. Также был выполнен предварительный расчет основных характеристик усилителя, на базе которого модель усилителя распределенного усиления была построена и промоделирована в САПР. Помимо этого, в работе были проанализированы изменения коэффициен-та передачи и уровня выходной мощности в точке сжатия на 1 дБ от количества используемых ячеек усиления. Результаты данной работы могут быть использованы при проектировании усилителей распределенного усиления для различных систем в современной электронике.
Ключевые слова: арсенид галлия (GaAs), HEMT, каскод, УРУ, широкая полоса частот
Библиография статьи:
Гоголев Н. И. Исследование характеристик усилителя распределенного усиления на основе GaAs-полевых транзисторов / Н. И. Гоголев [и др.] // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2023. – Т. 26, № 3. – С. 32–40. DOI: 10.21293/1818-0442-2023-26-3-32-40
Авторы и правообладатели:
- Гоголев Н. И. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
- Салих А. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
- Брагин Д. С. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
- Дмитриев В. Д. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
- 1. Схемотехника аналоговых электронных устройств [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://wm-help.net/lib/b/book/1865579333/52, свободный (дата обращения: 04.04.2023).
- 2. Husna Hamza K. A review of GaN HEMT broadband power amplifiers / K. Husna Hamza, D. Nirmal // International Journal of Electronics and Communications. – 2020. – Vol. 2, No. 116. – P. 1–11.
- 3. Ginzton E.L. Distributed Amplification / E.L. Ginzton, W.R. Hewlett, J.H. Jasberg, J.D. Noe // Proceedings of the IRE. – 1948. – Vol. 8, No. 36. – P. 956–969.
- 4. Arbabian A. A Broadband Distributed Amplifier with Internal Feedback Providing 660 GHz GBW in 90 nm CMOS / A. Arbabian, A.M. Nikejad // IEEE International Solid-State Circuits Conference. – 2008. – P. 196–197.
- 5. Tsai M.-D. A 70 GHz Cascaded Multi-Stage Distributed Amplifier in 90 nm CMOS Technology / M.-D. Tsai, H. Wang, J.-F. Kuan, C.-S. Chang // IEEE International Solid-State Circuits Conference. – 2008. – P. 402–403.
- 6. Chien L. 40-Gb/s High-Gain Distributed Amplifiers with Cascaded Gain Stages in 0.18-μm CMOS / L. Chien, L. Lu // IEEE Journal of Solid-State Circuits. – 2007. – Vol. 42, No. 12. – P. 2715–2725.
- 7. Jahanian A. A CMOS Distributed Amplifier with Distributed Active Input Balun Using GBW and Linearity Enhancing Techniques / A. Jahanian, P. Heydari // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 2012. – Vol. 60, No. 5. – P. 1331–1341.
- 8. Poluchart J. A 4–91-GHz Traveling-Wave Amplifier in a Standard 0.12-μm SOI CMOS Microprocessor Technology // IEEE Journal of Solid-State Circuits. – 2004. – Vol. 39, No. 9. – P. 1445–1461.
- 9. Kim J. A 92 GHz Bandwidth Distributed Amplifier in a 45 nm SOI CMOS Technology / J. Kim, J.F. Buckwalter // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. – 2011. – Vol. 21, No. 6. – P. 329–331.
- 10. Liu R. An 80 GHz Travelling-Wave Amplifier in a 90 nm CMOS Technology / R. Liu, T. Wang, L. Lu, H. Wang, S. Wang, C. Chao // IEEE International Solid-State Circuits Conference. – 2005. – P. 154–155.
- 11. Arbabian A. Design of a CMOS Tapered Cascaded Multistage Distributed Amplifier / A. Arbabian, A.M. Nikejad // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 2009. – Vol. 57, No. 4. – P. 938–947.
- 12. Yazdi A. A 1.8 V Three-Stage 25 GHz 3 dB-BW Differential Non-Uniform Downsized Distributed Amplifier / A. Yazdi, D. Lin, P. Heydari // IEEE International Solid-State Circuits Conference. – 2005. – P. 156–157.
- 13. Fang K. Supply-Scaling for Efficiency Enhancement in Distributed Power Amplifiers / K. Fang, C.S. Levy, J.F. Buckwalter // IEEE Journal of Solid-State Circuits. – 2016. – Vol. 51, No. 9. – P. 1994–2005.
- 14. Afshari E. Electrical Funnel: A Broadband Signal Combining Method / E. Afshari, H. Bhat, A. Hajimini // IEEE International Solid-State Circuits Conference. – 2006. – P. 751–760.
- 15. Chen J. Design and Analysis of a Stage-Scaled Distributed Power Amplifier / J. Chen, A.M. Niknejad // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 2011. – Vol. 59, No. 5. – P. 1274–1283.
- 16. Zhang Y. A 2–22 GHz CMOS Distributed Power Amplifier with Combined Artificial Transmission Lines / Y. Zhang, K. Ma // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. – 2017. – Vol. 27, No. 12. – P. 1122–1124.
- 17. Gao L. A 1–17 GHz Stacked Distributed Power Amplifier with 19–21 dBm Saturated Output Power in 45 nm CMOS SOI Technology / L. Gao, Q. Ma, G.M. Rebeiz // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. – 2018. – P. 454–456.
- 18. Tarar M.M. Design and Implementation of Wideband Stacked Distributed Power Amplifier in 0.13-μm CMOS Using Uniform Distributed Topology / M.M. Tarar, R. Negra // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 2017. – Vol. 65, No. 12. – P. 5212–5222.
- 19. Fang K. Efficient Linear Millimeter-Wave Distributed Transceivers in CMOS SOI / K. Fang, J.F. Buckwalter // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 2019. – Vol. 67, No. 1. – P. 295–307.
- 20. Kobayashi K.W. A Novel 100 MHz–45 GHz Input-Termination-Less Distributed Amplifier Design with Low-Drequency Low-Noise and High Linearity Implemented with A 6 Inch 0.15 μm GaN-SiC Wafer Process Technology / K.W. Kobayashi, D. Denninghoff, D. Miller // IEEE Journal of Solid-State Circuits. – 2016. – Vol. 51, No. 9. – P. 2017–2026.
- 21. Heydari P. Design and Analysis of a Performance-Optimized CMOS UWB Distributed LNA // IEEE Journal of Solid-State Circuits. – 2007. – Vol. 42, No. 9. – P. 1892–1905.
- 22. Distributed Amplification in CMOS [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.mos6581.org/files/Brecht_Machiels_Distributed_Amplification_in_CMOS.pdf, свободный (дата обращения: 15.05.2023).
- 23. Campbell C.A. Wideband Power Amplifier MMIC Utilizing GaN on SiC HEMT Technology // IEEE Journal of Solid-State Circuits. – 2009. – Vol. 44, No. 10. – P. 2640–2647.
- 24. Banyamin B. The Gain Advantages of Four Cascaded Single Stage Distributed Amplifier Configurations / B. Banyamin, M. Berwick // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. – 2000. – P. 1325–1328.
- 25. Chirala M.K. Design of an Ultra-Small Distributed Low-Noise-Amplifier for Ultra-Wideband Applications / M.K. Chirala, C. Huynh, C. Nguyen, X. Guan // IEEE Proceedings of APSURSI. – 2011. – P. 3361–3364.
- 26. Banyamin B.Y. Analysis of the Performance of Four-Cascaded Single-Stage Distributed Amplifiers / B.Y. Banyamin, M. Berwick // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 2000. – P. 2657–2663.
- 27. Гоголев Н.И. Усилители с распределенным усилением / Н.И. Гоголев, А. Салих, Д.С. Брагин, В.Д. Дмитриев // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). – 2022. – Вып. 4. – С. 155–162.
- 28. Grebennikov A. Distributed Power Amplifiers for RF and Microwave Communications / A. Grebennikov, N. Kumar. – Artech, 2015. – 439 p.
- 29. Broadband Microwave Amplifiers in Deep Submicron CMOS-Technology [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://macsphere.mcmaster.ca/bitstream/11375/13084/1/fulltext.pdf, свободный (дата обращения: 29.05.2023).
- 30. Beibei Wang. Advances in Cognitive Radio Networks: Asurvey / Beibei Wang, K.J.Ray Liu // IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing. – 2011. – Vol. 5, No. 1. – P. 5–23.
- 31. Дмитриев В. Оценка параметров pHEMT-СВЧ-полевого транзистора по нелинейным критериям / В. Дмитриев, В. Коротаев, Д. Шишкин. – Доклады ТУСУР. – 2011. – Т. 24, вып. 2. – С. 46–50.
- 32. Алексеев О.В. Усилители мощности с распределенным усилением. – Л.: Энергия, 1968. – 221 с.
- 33. A 70-GHz Bandwidth and 9-dB Gain Travelling Wave Amplifier Using 0.15-um Gate InGaP/InGaAs HEMTs with Coplanar Transmission Line Technology [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/224691658_A_70GHz_Bandwidth_and_9dB_Gain_Travelling_Wave_Amplifier_Using_015mm_Gate_InGaPInGaAs_HEMTs_with_Coplanar_Transmission_Line_Technology, свободный (дата обращения: 9.06.2023).
-2026-1_%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F.jpg)
Адрес редакции
Подписка на обновления
