0.1 μm GaAs pHEMT 공정을 이용한 W-대역 증폭기 도파관 모듈 : W-band amplifier waveguide module using 0.1 μm GaAs pHEMT technology
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 정진호
- 발행년도 2019
- 학위수여년월 2019. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000064072
- UCI I804:11029-000000064072
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
밀리미터파 대역은 넓은 대역폭과 짧은 파장 길이를 가져 주로 고속 무선통신이나 FMCW(Frequency-Modulated Continuous Wave) 레이더에 이용되며, 증폭기는 이러한 시스템들을 구현하기 위한 필수적인 회로 중 하나이다. 본 논문에서는 W-대역(75-110 GHz)에서 동작하는 MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuit) 증폭기를 설계하고, 증폭기 칩을 이용하여 도파관 모듈을 제작하는 내용을 다룬다. 설계에 0.1 μm GaAs pHEMT 공정이 사용되었으며, 본 공정에서 트랜지스터는 각각 130 GHz의 fT와 180 GHz의 fmax를 가진다. 증폭기는 이득을 향상시키기 위해 4단으로 구성되었으며, 안정도를 향상시키기 위해 CLF(Coupled Line Filter)가 정합단에 사용되었다. 도파관 모듈 패키징을 위한 트랜지션은 본딩 와이어의 기생 효과를 줄이기 위해 온-칩 트랜지션 구조가 사용되었으며, 제작될 모듈을 고려한 도파관 지그 구조가 시뮬레이션에 반영되었다. 설계된 트랜지션은 증폭기의 입/출력단과 결합하여 하나의 칩으로 집적화되었다. 측정 중에 확인된 발진 문제를 해결하기 위해 발진 제거 시험, 발진 신호 검출 방법이 사용되었다. 또한, 설계와 온-웨이퍼 측정, 모듈 측정의 S-파라미터 특성을 근사화하기 위해 트랜지스터의 모델링 보정, 트랜지션의 S2P 데이터, RF 패드에 의한 위상 지연 보정이 사용되었다.
more초록/요약
Millimeter-wave frequencies are used for high-speed wireless communications and FMCW(Frequency-Modulated Continuous Wave) radars because of wide bandwidth and short wavelength, and amplifier is one of the essential circuits for implementing these systems. In this paper, MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuit) amplifier operating at W-band(75-110 GHz) was designed, and waveguide module was fabricated with the amplifier chip. 0.1 μm GaAs pHEMT technologies were used for chip design, which have fT of 130 GHz and fmax of 180 GHz. The amplifier was composed of 4-stage to improve the gain, and CLF(Coupled Line Filter)s were used in matching network to improve the stability. On-chip transition structure was used for waveguide module packaging to reduce the parasitic effects of bonding wires, and waveguide jig structure considering the module to be fabricated was applied in the simulations. The designed transitions were integrated with the input and output of the amplifier. The oscillation removal test and the oscillation signal detection method were used for eliminating oscillation problems which were identified during the measurement. In addition, correction of transistor modeling, the S2P data of transitions, and compensation of phase delay caused by RF pads were used to approximate the -parameter characteristics of the simulation, the measurements of on-wafer and module.
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