KR101678464B1

KR101678464B1 - GaN 파워 HEMT 전력 증폭기

Info

Publication number: KR101678464B1
Application number: KR1020140145293A
Authority: KR
Inventors: 박광근; 최영수
Original assignee: 주식회사 피플웍스
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2016-11-23
Also published as: KR20160048507A

Abstract

본 발명은 GaN 고전자이동 트랜지스터, 입력 임피던스와 소자 임피던스를 매칭시키는 입력 매칭 네트워크, 출력 임피던스와 소자 임피던스를 매칭시키는 출력 매칭 네트워크 및, 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터를 구동하기 위해 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터의 게이트로 음전원이 먼저 공급되도록 하고 그 다음 순차적으로 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터의 드레인으로 양전원이 공급되도록 하는 바이어스 시퀀서, 상기 바이어스 시퀀서의 동작에 따라 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 게이트로 음전원을 공급하는 제1 전자 소자, 상기 바이어스 시퀀서의 동작에 따라 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 드레인으로 양전원을 공급하는 제2 전자 소자를 구비하고, 상기 제1 전자 소자가 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 게이트와 연결되고, 상기 제2 전자 소자가 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 드레인과 각기 연결되는 바이어스 시퀀싱 회로가 일체화된 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기에 관한 것으로, 사이즈 축소, 바이어스 시퀀싱 회로가 GaN 고전자 이동 트랜지스터 외부에 설치됨으로써 발생하는 오동작(기존 문제점)을 방지하고 안정성을 높일 수 있다.

Description

GaN 파워 HEMT 전력 증폭기{GaN power High Electron Mobility Transistor power amplifier}

본 발명은 GaN 파워 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 전력 증폭기에 관한 것이다.

최근 정보 통신 사회로의 급속한 발전에 따라 초고속컴퓨터, 초고주파, 및 광통신에 대한 필요성이 보다 더 증가되고 있는 추세에 있다.

이에, 유무선 통신망을 구성하는 케이블망, 광드라이브, 셀룰러, GSM, 개인휴대통신, IMT-2000, 무선랜, RFID리더(RFIDReader), 위성방송 및 통신, 레이더, TV송신기 등의 다양한 통신 및 방송의 인프라 기반을 구성하는 기지국, 중계기, 단말기 또는 서브시스템(Sub-Systems)의 고주파신호를 고출력으로 증폭하기 위해 고주파 고출력증폭기가 널리 사용되고 있다.

이러한 종래 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기는 바이어스 시퀀싱 회로가 GaN 고전자 이동 트랜지스터 외부에 설치됨으로써 그로 인한 오동작이 발생하는 경우가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 사이즈 축소, 바이어스 시퀀싱 회로가 GaN 고전자 이동 트랜지스터 외부에 설치됨으로써 발생하는 오동작(기존 문제점)을 방지하고 안정성을 높일 수 있도록 하는 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기는,

GaN 고전자이동 트랜지스터, 입력 임피던스와 소자 임피던스를 매칭시키는 입력 매칭 네트워크, 출력 임피던스와 소자 임피던스를 매칭시키는 출력 매칭 네트워크 및, 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터를 구동하기 위해 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터의 게이트로 음전원이 먼저 공급되도록 하고 그 다음 순차적으로 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터의 드레인으로 양전원이 공급되도록 하는 바이어스 시퀀서, 상기 바이어스 시퀀서의 동작에 따라 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 게이트로 음전원을 공급하는 제1 전자 소자, 상기 바이어스 시퀀서의 동작에 따라 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 드레인으로 양전원을 공급하는 제2 전자 소자를 구비하고, 상기 제1 전자 소자가 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 게이트와 연결되고, 상기 제2 전자 소자가 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 드레인과 각기 연결되는 바이어스 시퀀싱 회로가 일체화된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제1 전자 소자는 OP AMP(Operational Amplifier)이고, 상기 제2 전자 소자는 MOSFET인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기는 사이즈 축소, 바이어스 시퀀싱 회로가 GaN 고전자 이동 트랜지스터 외부에 설치됨으로써 발생하는 오동작(기존 문제점)을 방지하고 안정성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기(GaN Power HEMT Power Amplifier)의 구조를 도시한 도면
도 2는 종래 바이어스 시퀀싱 구조를 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 바이어스 시퀀싱 구조를 도시한 도면

도 1은 본 발명에 따른 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기(GaN Power HEMT Power Amplifier)의 구조를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기는 GaN소자(즉, GaN 고전자 이동 트랜지스터)를 구동하기 위한 바이어스 시퀀싱 회로가 일체화된 구조이다.

즉, 종래 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기는 바이어스 시퀀싱 회로가 GaN 고전자 이동 트랜지스터 외부에 설치됨으로써 그로 인한 오동작이 발생할 수 있는데, 본 발명에 따른 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기는 바이어스 시퀀싱 회로가 GaN 고전자 이동 트랜지스터와 일체화됨으로써 사이즈 축소, 안정성을 높일 수 있도록 한 구조이다.

상기 바이어스 시퀀싱 회로는 GaN소자를 구동하기 위해서는 음전원(게이트(Gate):0 ~5V)을 먼저 공급하고 양전원(드레인(Drain): 20~ 65(수십V)V)을 공급해야 함. 이렇게 순차적으로 공급할 수 있는 회로.

구체적으로, 본 발명에 따른 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기 구조는 GaN 고전자이동 트랜지스터(104-1, 104-2), 입력 매칭 네트워크(101), 출력 매칭 네트워크(102), 바이어스 시퀀싱 회로(103-1, 103-2)가 일체화된 구조이다.

여기서, 입력 매칭 네트워크(101)는 RF 신호 입력 단과 GaN 고전자 이동 트랜지스터(104-1, 104-2) 사이에 위치되어, 입력 임피던스(50Ω)와 소자 임피던스(수Ω)를 매칭시키는 것이다.

출력 매칭 네트워크(102)는 RF 신호 출력 단과 GaN 고전자 이동 트랜지스터(104-1, 104-2) 사이에 위치되어, 출력 임피던스와 소자 임피던스를 매칭시키는 것이다.

바이어스 시퀀싱 회로(103-1, 103-2)는 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터(104-1, 104-2)를 구동하기 위해 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터(104-1, 104-2)의 게이트로 음전원이 먼저 공급되도록 하고 그 다음 순차적으로 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터(104-1, 104-2)의 드레인으로 양전원이 공급되도록 하는 바이어스 시퀀서, 상기 바이어스 시퀀서의 동작에 따라 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터(104-1, 104-2)의 게이트로 음전원을 공급하는 제1 전자 소자, 상기 바이어스 시퀀서의 동작에 따라 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터(104-1, 104-2)의 드레인으로 양전원을 공급하는 제2 전자 소자를 구비하고, 상기 제1 전자 소자가 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터(104-1, 104-2)의 게이트와 연결되고, 상기 제2 전자 소자가 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터(104-1, 104-2)의 드레인과 각기 연결된 것이다. 상기 제1 전자 소자는 OP AMP(Operational Amplifier), 상기 제2 전자 소자는 MOSFET.

도 1의 본 발명에 따른 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기의 동작은 다음과 같다.

먼저, GaN 고전자 이동트랜지스터(104-1, 104-2)의 입력 단자에 RF 신호가 입력되면, 입력매칭 네트워크(101)에서 임피던스 매칭이 이루어진다.

계속해서, 상기 임피던스 매칭이 이루어진 RF 신호가 출력 매칭 네트워크(102)에서 적절하게 임피던스 매칭되어 소정 레벨로 증폭된 상태로 출력된다.

이때, 바이어스 시퀀서는 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터(104-1, 104-2)를 구동하기 위해 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터(104-1, 104-2)의 게이트로 음전원이 먼저 공급되도록 하고 그 다음 순차적으로 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터(104-1, 104-2)의 드레인으로 양전원이 공급되도록 한다.

그리고, 제1 전자 소자는 상기 바이어스 시퀀서의 동작에 따라 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터(104-1, 104-2)의 게이트로 음전원을 공급한다.

그리고, 제2 전자 소자는 상기 바이어스 시퀀서의 동작에 따라 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터(104-1, 104-2)의 드레인으로 양전원을 공급한다.

상기 제1 전자 소자가 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터(104-1, 104-2)의 게이트와 연결되고, 상기 제2 전자 소자가 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터(104-2, 104-2)의 드레인과 각기 연결된다.

상기 제1 전자 소자는 OP AMP(Operational Amplifier), 상기 제2 전자 소자는 MOSFET.

이상과 같이, 본 발명에 따른 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기는 사이즈 축소, 바이어스 시퀀싱 회로가 GaN 고전자 이동 트랜지스터 외부에 설치됨으로써 발생하는 오동작을 방지하고 안정성을 높일 수 있다.

도 2는 종래 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기 구조를 도시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 바이어스 시퀀싱 구조를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기는 바이어스 시퀀싱 회로가 GaN 고전자 이동 트랜지스터 외부에 설치됨으로써 그로 인한 오동작이 발생할 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기는 도 3의 바이어스 시퀀싱 회로가 GaN 고전자 이동 트랜지스터와 일체화됨으로써 사이즈 축소, 안정성을 높일 수 있다.

도 3의 바이어스 시퀀싱 회로(103-1, 103-2)는 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터를 구동하기 위해 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터의 게이트로 음전원이 먼저 공급되도록 하고 그 다음 순차적으로 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터의 드레인으로 양전원이 공급되도록 하는 바이어스 시퀀서(301), 상기 바이어스 시퀀서(301)의 동작에 따라 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 게이트로 음전원을 공급하는 제1 전자 소자(302), 상기 바이어스 시퀀서(301)의 동작에 따라 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 드레인으로 양전원을 공급하는 제2 전자 소자(303)를 구비하고, 상기 제1 전자 소자(301)가 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 게이트와 연결되고, 상기 제2 전자 소자(302)가 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 드레인과 각기 연결된 것이다. 상기 제1 전자 소자(301)는 OP AMP(Operational Amplifier), 상기 제2 전자 소자(302)는 MOSFET

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 입력 매칭 네트워크 102 : 출력 매칭 네트워크
103-1, 103-2 : 바이어스 시퀀싱 회로
104-1, 104-2 : GaN 고전자이동 트랜지스터
301 : 바이어스 시퀀서 302 : 제1 전자 소자
303 : 제2 전자 소자

Claims

GaN 고전자이동 트랜지스터;
입력 임피던스와 소자 임피던스를 매칭시키는 입력 매칭 네트워크;
출력 임피던스와 소자 임피던스를 매칭시키는 출력 매칭 네트워크; 및
상기 GaN 고전자이동 트랜지스터를 구동하기 위해 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터의 게이트로 음전원이 먼저 공급되도록 하고 그 다음 순차적으로 상기 GaN 고전자 이동 트랜지스터의 드레인으로 양전원이 공급되도록 하는 바이어스 시퀀싱 회로;
를 포함하고,

상기 바이어스 시퀀싱 회로는,
상기 GaN 고전자이동 트랜지스터와 직접 전기적으로 연결되고 내장되어, 전력 증폭기 내부에 일체화된 것이며,

상기 바이어스 시퀀싱 회로는,
상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 게이트와 연결된 제1 전자 소자;
상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 드레인과 연결된 제2 전자 소자; 및
상기 제1 전자 소자 및 제2 전자 소자와 별도로 구비하여 연동해서, 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 게이트 음전원 인가 동작과 상기 GaN 고전자이동 트랜지스터의 드레인 양전원 인가 동작을 통합 제어하는 단일의 바이어스 시퀀서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기(GaN Power HEMT Power Amplifier).
제 1 항에 있어서,
상기 제1 전자 소자는
OP AMP(Operational Amplifier)이고,
상기 제2 전자 소자는
MOSFET인 것을 특징으로 하는 GaN 파워 HEMT 전력 증폭기(GaN Power HEMT Power Amplifier)