X-Bant Radar Uygulamaları Için Gan Tabanda Alıcı/Verici Tümleşik Devreleri

TÜBİTAK Projesi, 2015 - 2018

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Başlama Tarihi: Aralık 2015
Bitiş Tarihi: Aralık 2018

Proje Özeti

Bu projede X-bant Radar ya da faz dizili anten alıcı/verici devre modüllerinde kullanılabilecek bileşenler GaN teknolojisi kullanılarak geliştirilmiştir. Vericide kullanılmak üzere 8-10 GHz ve 10-12 GHz bantlarında çalışan iki adet 25 W güç yükselteci, 25 W güce dayanabilen tek kutup çift atım RF anahtar, alıcıda kullanılmak üzere X-bandı tamamen kapsayacak ve 2 W giriş gücüne dayanabilen düşük gürültülü yükselteç ve faz kaydırma ve zayıflatma işlevini gerçekleştiren vektör modülatör devresi tasarlanmış, üretilmiş ve ölçülerek performansı değerlendirilmiştir.

Yüksek güçlere çıkabilmek, alıcı ve verici tümleşik devre tasarımlarında önemli bir parametredir. Geleneksel olarak bu tip entegre devreler mevcut CMOS ve GaAs teknolojileri ile üretilmektedir. Fakat bu teknolojilerin performansı yüksek güçlerde yetersiz kalmaktadır. Oysa, GaN, diğer malzemelere göre 3 kat daha yüksek enerji bant aralığına sahip olduğu için daha yüksek savak voltajlarına ulaşabilmektedir. Yüksek savak voltajı ile teknolojinin sunduğu bu transistörlerden 5 W/mm güç yoğunluğu elde edilebildiğinden, GaAs ve Si karşısında güç konusunda çok büyük bir avantaj sağlamakta ve tek pul üzerinde yüksek güçlü yükselteçler gerçeklenebilmektedir. Aynı zamanda bu transistörlerin yıkım gerilimleri yüksek olduğundan, daha yüksek giriş gücüne dayanabilen devreler yapılabilmektedir. Bu avantajları nedeniyle bu projede GaN teknolojisi tercih edilmiştir. Tasarlanan devreler “0.25 μm Power GaN/SiC HEMT” üretim süreci ile WIN Semiconductor firmasında üretilmiştir. Ölçümlerin bir kısmı pul üstünde kontrollü prob istasyonunda, bir kısmı ise baskı devre kart üzerinde gerçekleştirilmiştir. Ölçüm sonuçlarına göre yüksek güç yükseltecinde 25 W üzeri güç çıkışı elde edilmiştir. Düşük gürültülü yükseltecin kazancı bant içerisinde 20 dB’nin üzerinde; gürültü figürü 2 dB’nin altındadır. Anahtar ölçümlerinde X-bant içerisinde 0.8 dB civarında araya girme kaybı ve 50 dB izolasyon görülmektedir. Bütün yansıma kayıpları 10 dB’den yüksektir.