Amplificador de bajo ruido criogénico de 6 a 12 GHz con tecnología de GaN

Abstract

RESUMEN: En este proyecto se ha diseñado y caracterizado un amplificador de bajo ruido fabricado con tecnología de GaN (Nitruro de Galio) a temperatura ambiente y a temperatura criogénica en la banda de frecuencia de 6 a 12 GHz, compuesto por dos etapas, la primera diseñada con el transistor TGF2935 y la segunda formada por el LNA (Low Noise Amplifier) TGA2612 en tecnología MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit). En primer lugar, se han medido las características que presenta el LNA TGA2612 a temperatura ambiente y a temperatura criogénica, obteniendo su figura de ruido y su ganancia, utilizando para temperatura ambiente la técnica de factor-Y y para temperatura criogénica la técnica del atenuador frío. Además, se ha caracterizado el punto de compresión 1 dB del amplificador en ambas temperaturas para el punto de polarización de mejor ruido. Seguidamente, se ha diseñado una etapa preamplificadora utilizando el transistor TGF2935 de GaN, para el que se han diseñado una red de entrada y una red de salida con sus correspondientes redes de polarización. Para el diseño se ha utilizado un modelo del transistor de pequeña señal con parámetros de ruido proporcionado por Modelithics® y modelos de componentes pasivos propios en el simulador ADS (Advanced Design System) de Keysight. Finalmente, se ha montado en un chasis la etapa preamplificadora junto con el LNA TGA2612 y se ha caracterizado, tanto a temperatura ambiente como a temperatura criogénica, utilizando las mismas técnicas que para caracterizar el LNA TGA2612 y comparando los resultados obtenidos con las medidas obtenidas del TGA2612.

ABSTRACT: In this project a low noise amplifier manufactured with GaN technology has been characterized at both room and cryogenic temperatures. The LNA is composed of two stages in the frequency band from 6 to 12 GHz. The first stage is designed with the transistor TGF2935 and the second one is the MMIC Low noise amplifier TGA2612. First, the characteristics of the LNA TGA2612 at room temperature and at cryogenic temperature have been measured, obtaining its noise figure and its gain, using the Y-factor technique for room temperature and the attenuator technique for cryogenic temperature. Moreover, the 1 dB compression point at both temperatures has been measured for the best noise bias point. Next, a preamplifier stage has been designed using the GaN transistor TGF2935, for which an input network and an output network with their corresponding polarization networks have been designed. For the design, a transistor small signal model with noise parameters provided by Modelithics® and own passive component models are used in Keysight ADS (Advanced Design System) simulator. Finally, the preamplifier stage has been assembled with the LNA TGA2612 in a chassis. It has been characterized, both at room temperature and at cryogenic temperatures, using the same techniques as for the LNA TGA2612 characterization and comparing the obtained results with the TGA2612 measurements.