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氮化鎵（GaN）高電子遷移率晶體管（HEMT）因其高擊穿電壓和處理高RF功率的能力而以其在微波和毫米波功率放大器中的使用而眾所周知。最近，GaN技術(shù)也被用于在微波區(qū)域中創(chuàng)建低噪聲放大器（LNA），因?yàn)镚aN的噪聲特性與其他半導(dǎo)體材料類似，最值得注意的是砷化鎵（GaAs）。在許多微波系統(tǒng)中，LNA受到不需要的高輸入功率電平，例如干擾信號(hào)。由GaN制造的LNA的一個(gè)特征是能夠承受這些輸入功率水平而不需要限制器，這是由于器件固有的堅(jiān)固性。實(shí)際上，這是GaN LNA取代其GaAs對(duì)應(yīng)物的一個(gè)原因，因?yàn)镚aAs LNA通常需要前端限制器，

盡管能夠在沒(méi)有限制器的情況下工作，但是GaN LNA并不完全不受高輸入功率的影響。當(dāng)高功率干擾信號(hào)和期望信號(hào)都輸入到GaN LNA時(shí)，問(wèn)題發(fā)生，然后突然關(guān)閉干擾信號(hào)。在這種情況下，GaN放大器不會(huì)立即恢復(fù)，因?yàn)樵谡２僮鞣祷刂八栊盘?hào)存在一些殘余失真。這種現(xiàn)象稱為脈沖恢復(fù)時(shí)間，并且一般而言迅速成為關(guān)于LNA的重要參數(shù)。過(guò)去的研究人員已經(jīng)研究了GaN LNA中的脈沖恢復(fù)時(shí)間，盡管這項(xiàng)工作的范圍有限。一項(xiàng)研究表明，某些放大器的恢復(fù)時(shí)間小于30 ns，但這些測(cè)量只使用了相干干擾器，并且總體測(cè)量數(shù)量有限。在具有限制器的GaAs LNA上進(jìn)行脈沖恢復(fù)時(shí)間的第二次研究。限制器不僅影響了小信號(hào)性能，而且還增加了施加高功率時(shí)的恢復(fù)時(shí)間。在表現(xiàn)出DC和RF應(yīng)力之后，已經(jīng)對(duì)GaN HEMT噪聲性能的劣化進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，這可能導(dǎo)致正向柵極電流并損壞柵極器件。然而，這項(xiàng)工作沒(méi)有明確解決LNA中的脈沖恢復(fù)時(shí)間。其他論文同樣分析了GaN放大器對(duì)高輸入功率過(guò)驅(qū)動(dòng)的生存能力，但這項(xiàng)工作再次對(duì)脈沖恢復(fù)時(shí)間幾乎沒(méi)有了解。限制器不僅影響了小信號(hào)性能，而且還增加了施加高功率時(shí)的恢復(fù)時(shí)間。在表現(xiàn)出DC和RF應(yīng)力之后，已經(jīng)對(duì)GaN HEMT噪聲性能的劣化進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，這可能導(dǎo)致正向柵極電流并損壞柵極器件。然而，這項(xiàng)工作沒(méi)有明確解決LNA中的脈沖恢復(fù)時(shí)間。其他論文同樣分析了GaN放大器對(duì)高輸入功率過(guò)驅(qū)動(dòng)的生存能力，但這項(xiàng)工作再次對(duì)脈沖恢復(fù)時(shí)間幾乎沒(méi)有了解。限制器不僅影響了小信號(hào)性能，而且還增加了施加高功率時(shí)的恢復(fù)時(shí)間。在表現(xiàn)出DC和RF應(yīng)力之后，已經(jīng)對(duì)GaN HEMT噪聲性能的劣化進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，這可能導(dǎo)致正向柵極電流并損壞柵極器件。然而，這項(xiàng)工作沒(méi)有明確解決LNA中的脈沖恢復(fù)時(shí)間。其他論文同樣分析了GaN放大器對(duì)高輸入功率過(guò)驅(qū)動(dòng)的生存能力，但這項(xiàng)工作再次對(duì)脈沖恢復(fù)時(shí)間幾乎沒(méi)有了解。

測(cè)量測(cè)試設(shè)置

Custom MMIC設(shè)計(jì)的設(shè)置使用兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器，第一個(gè)提供8.5 GHz的帶外干擾信號(hào)，第二個(gè)提供7.5 GHz的所需連續(xù)波（CW）帶內(nèi)信號(hào)。來(lái)自＃1的干擾RF信號(hào)使用由具有低占空比的方波控制的單刀單擲（SPST）開(kāi)關(guān)來(lái)脈沖。由于SPST的快速上升/下降時(shí)間（大約為1.8 ns），我們選擇脈沖信號(hào)路徑，而不是干擾放大器的偏置電路。此外，脈沖電源會(huì)在輸出端出現(xiàn)高水平的振鈴。干擾信號(hào)由外部功率放大器（PA）放大，然后用無(wú)源功率合成器加到所需信號(hào)上。我們使用了一個(gè)循環(huán)器，端接在20 dB焊盤和高功率50歐姆負(fù)載，在組合器和被測(cè)器件（DUT）之間，以防止任何高功率失配信號(hào)反射回PA。然后用另外的20 dB衰減器衰減DUT的輸出，通過(guò)帶通濾波器發(fā)送通帶為7.25至7.75 GHz，然后輸入數(shù)字化示波器。濾波器衰減干擾信號(hào)，以便精確測(cè)量脈沖恢復(fù)時(shí)間。最后，我們使用兩個(gè)不同的示波器進(jìn)行測(cè)量。泰克數(shù)字串行分析儀示波器用于測(cè)量較短脈沖寬度的恢復(fù)時(shí)間，而Hewlett Packard數(shù)字化示波器用于測(cè)量使用較長(zhǎng)脈沖時(shí)的恢復(fù)時(shí)間。

測(cè)試程序包括改變脈沖寬度和干擾信號(hào)的輸入功率，同時(shí)保持所需信號(hào)的功率恒定在-10dBm。我們的技術(shù)簡(jiǎn)介中提供了測(cè)試條件的摘要，包括脈沖寬度，重復(fù)率和干擾信號(hào)的功率電平。值得注意的是，干擾信號(hào)的輸入功率在15和27 dBm之間變化，輸送到DUT的總能量是關(guān)注的重要參數(shù)。所有使用短脈沖的測(cè)量均在Tektronix示波器上進(jìn)行，而長(zhǎng)脈沖測(cè)量則在Hewlett-Packard示波器上進(jìn)行。