GaN LNA中脉冲恢复时间的研究:第一部分
发布时间:2018-11-28 15:04:33 浏览:1526
氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)因其高击穿电压和处理高RF功率的能力而以其在微波和毫米波功率放大器中的使用而众所周知。最近,GaN技术也被用于在微波区域中创建低噪声放大器(LNA),因为GaN的噪声特性与其他半导体材料类似,最值得注意的是砷化镓(GaAs)。在许多微波系统中,LNA受到不需要的高输入功率电平,例如干扰信号。由GaN制造的LNA的一个特征是能够承受这些输入功率水平而不需要限制器,这是由于器件固有的坚固性。实际上,这是GaN LNA取代其GaAs对应物的一个原因,因为GaAs LNA通常需要前端限制器,
尽管能够在没有限制器的情况下工作,但是GaN LNA并不完全不受高输入功率的影响。当高功率干扰信号和期望信号都输入到GaN LNA时,问题发生,然后突然关闭干扰信号。在这种情况下,GaN放大器不会立即恢复,因为在正常操作返回之前所需信号存在一些残余失真。这种现象称为脉冲恢复时间,并且一般而言迅速成为关于LNA的重要参数。过去的研究人员已经研究了GaN LNA中的脉冲恢复时间,尽管这项工作的范围有限。一项研究表明,某些放大器的恢复时间小于30 ns,但这些测量只使用了相干干扰器,并且总体测量数量有限。在具有限制器的GaAs LNA上进行脉冲恢复时间的第二次研究。限制器不仅影响了小信号性能,而且还增加了施加高功率时的恢复时间。在表现出DC和RF应力之后,已经对GaN HEMT噪声性能的劣化进行了进一步的研究,这可能导致正向栅极电流并损坏栅极器件。然而,这项工作没有明确解决LNA中的脉冲恢复时间。其他论文同样分析了GaN放大器对高输入功率过驱动的生存能力,但这项工作再次对脉冲恢复时间几乎没有了解。限制器不仅影响了小信号性能,而且还增加了施加高功率时的恢复时间。在表现出DC和RF应力之后,已经对GaN HEMT噪声性能的劣化进行了进一步的研究,这可能导致正向栅极电流并损坏栅极器件。然而,这项工作没有明确解决LNA中的脉冲恢复时间。其他论文同样分析了GaN放大器对高输入功率过驱动的生存能力,但这项工作再次对脉冲恢复时间几乎没有了解。限制器不仅影响了小信号性能,而且还增加了施加高功率时的恢复时间。在表现出DC和RF应力之后,已经对GaN HEMT噪声性能的劣化进行了进一步的研究,这可能导致正向栅极电流并损坏栅极器件。然而,这项工作没有明确解决LNA中的脉冲恢复时间。其他论文同样分析了GaN放大器对高输入功率过驱动的生存能力,但这项工作再次对脉冲恢复时间几乎没有了解。
Custom MMIC设计的设置使用两个信号发生器,第一个提供8.5 GHz的带外干扰信号,第二个提供7.5 GHz的所需连续波(CW)带内信号。来自#1的干扰RF信号使用由具有低占空比的方波控制的单刀单掷(SPST)开关来脉冲。由于SPST的快速上升/下降时间(大约为1.8 ns),我们选择脉冲信号路径,而不是干扰放大器的偏置电路。此外,脉冲电源会在输出端出现高水平的振铃。干扰信号由外部功率放大器(PA)放大,然后用无源功率合成器加到所需信号上。我们使用了一个循环器,端接在20 dB焊盘和高功率50欧姆负载,在组合器和被测器件(DUT)之间,以防止任何高功率失配信号反射回PA。然后用另外的20 dB衰减器衰减DUT的输出,通过带通滤波器发送通带为7.25至7.75 GHz,然后输入数字化示波器。滤波器衰减干扰信号,以便精确测量脉冲恢复时间。最后,我们使用两个不同的示波器进行测量。泰克数字串行分析仪示波器用于测量较短脉冲宽度的恢复时间,而Hewlett Packard数字化示波器用于测量使用较长脉冲时的恢复时间。
测试程序包括改变脉冲宽度和干扰信号的输入功率,同时保持所需信号的功率恒定在-10dBm。我们的技术简介中提供了测试条件的摘要,包括脉冲宽度,重复率和干扰信号的功率电平。值得注意的是,干扰信号的输入功率在15和27 dBm之间变化,输送到DUT的总能量是关注的重要参数。所有使用短脉冲的测量均在Tektronix示波器上进行,而长脉冲测量则在Hewlett-Packard示波器上进行。
测量测试设置
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