Kertas kerja ini mengkaji reka bentuk dan simulasi X-band GaAs pHEMT penguat
kuasa. Tenaga yang dipancarkan melalui rangkaian penghubung di penguat kuasa RF
adalah lebih tinggi kerana penguat RF terletak pada akhir pemancar radio yang
membekalkan kuasa RF untuk antena penerima. Penguat kuasa yang ideal menukarkan
kuasa DC ke dalam kuasa isyarat keluaran di bawah kawalan lelurus masukan RF dari
penjana isyarat. Konsep penguat kuasa adalah ia memerlukan operasi tidak lelurus
disebabkan oleh rangkaian lelurus tidak boleh beralih kuasa dari satu frekuensi ke frekuensi
yang lain. Julat frekuensi untuk X-band adalah antara 8 GHz hingga 12 GHz. Reka bentuk
RF penguat adalah bergantung kepada ciri-ciri terminal transistor yang diwakili oleh Sparameter.
Penyerakan parameter (S-parameter) transistor ini menawarkan nilai yang
penting untuk melaksanakan analisis seperti kestabilan, DC pincangan, kerugian balikan
masukan (𝑆11), kerugian balikan keluaran (𝑆22), kecekapan tambahan kuasa dan
keuntungan kuasa (𝑆21). Advanced Design System (ADS) digunakan untuk mereka bentuk
litar skematik, simulasi reka bentuk dan menghasilkan reka bentuk susun atur. Penguat
kuasa ini direka dalam konfigurasi peringkat satu untuk dipadankan sepenuhnya pada
masukan dan keluaran 50Ω galangan. Transistor yang dipilih untuk diaplikasikan di dalam
projek ini adalah HMC996LP4E iaitu penguat jenis GaAs pHEMT MMIC. Sedia ada
transistor digunakan dalam reka bentuk untuk mendapatkan keputusan yang disasarkan.
Tiada padanan luar diperlukan oleh kerana ia telah siap sedia terbina. Reka bentuk susun
atur direka berdasarkan skema dan dimensi transistor yang digunakan. Reka bentuk susun
atur dicetakan di atas papan substrat RO4003 dan diukur menggunakan penganalisis
rangkaian. Voltan longkang berat sebelah ditetapkan pada 5V, voltan get bias ditetapkan
pada 0V dan dapatan voltan kawalan ditetapkan pada -4v. Kuasa masukan dari penjana
isyarat ditukar di antara -12dBm hingga + 12dBm. Kesimpulannya, penguat kuasa yang
dihasilkan dalam projek ini menunjukkan purata keuntungan pada 12.09dB dan kerugian
keluaran pada -4.07dB disamping PAE dihasilkan sebanyak 68.25% pada 10GHz.
_______________________________________________________________________________________________________
This paper reviews a design and simulation of X-band GaAs pHEMT power
amplifier. The energy that is emitted through link module at RF amplifier is more as RF
amplifier is located at the end of radio transmitter which supplied RF power for the
receiving antenna. Ideal power amplifier converts DC power into output signal power under
the linear control of an RF input from signal generator. Power amplifier concept requires
non-linear operation since linear networks cannot shift power from one frequency to
another. The frequency range for X-band is between 8 to 12 GHz. RF amplifier design
depends on the terminal characteristics of the transistor as represented by S-parameter.
Scattering parameter (S-parameter) of the transistor provides the significant values to
perform analysis such as stability, DC biasing, input return loss (𝑆11), output return loss
(𝑆22), power added efficiency (PAE) and power gain (𝑆21). Advanced Design System
(ADS) is used to design the schematic circuit, simulate the design and generate layout
design. The power amplifier is designed in a single stage configuration to fully match a
50Ω input and output impedance. The transistor chosen is HMC996LP4E which is GaAs
pHEMT MMIC amplifier. The off-shelf transistor is employed in the design in order to
obtain the targeted results. No external matching is needed for the transistor as it is already
built in. The layout design is designed based on the schematic and dimension of the
transistor. Then, the layout is fabricated onto RO4003 substrate board and measured using
network analyzer and spectrum analyzer. The drain bias voltage is set at 5v, gate bias
voltage is set at 0v and gain control voltage is set at -4v. The input power from signal
generator is varied between -12dBm to +12dBm. Based on the result measurement, the
power amplifier developed in this project provides power gain of 13.44dB and output
return loss (𝑆22), at -4.07dB with PAE of 68.25% at 10 GHz.
Design and simulation of power amplifier at 10 ghz for x-band radar applications / Nur Syahirah Abdul Raif