Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật viễn thông: Thiết kế vi mạch khuếch đại công suất ở băng tần ka

Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc: TS HuǤQK3K~0LQK&ѭӡng

Cán bӝ chҩm nhұn xét 1: 3*676Ĉӛ Hӗng Tuҩn

Cán bӝ chҩm nhұn xét 2: PGS.TS Võ NguyӉn Quӕc Bҧo

LuұQYăQWKҥFVƭÿѭӧc bҧo vӋ tҥL7UѭӡQJĈҥi hӑF%iFK.KRDĈ+4*7S+&0ngày 18 WKiQJQăP (Trӵc tuyӃn)

Thành phҫn HӝLÿӗQJÿiQKJLiOXұQYăQWKҥFVƭJӗm:

1 Chӫ tӏch HӝLÿӗng: GS.TS Lê TiӃQ7Kѭӡng 2 7KѭNêKӝLÿӗng: TS Võ Tuҩn KiӋt

THIӂT Kӂ VI MҤCH KHUӂ&+ĈҤI CÔNG SUҨT Ӣ %Ă1*7ҪN KA

II NHIӊM VӨ VÀ NӜI DUNG :

x Nghiên cӭu, thiӃt kӃ, chӃ tҥo mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt hoҥWÿӝng tҥLEăQJWҫn sӕ Ka

dӵa trên công nghӋ bán dүn III-V GaN

III NGÀY GIAO NHIӊM VӨ : 21/09/2020 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ : 19/07/2021 V CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN :TS HuǤQK3K~0LQK&ѭӡng

CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN (Hӑ tên và chӳ ký)

CHӪ NHIӊM BӜ 0Ð1Ĉ¬27ҤO (Hӑ tên và chӳ ký)

75ѬӢ1*.+2$Ĉ,ӊN-Ĉ,ӊN TӰ

(Hӑ tên và chӳ ký)

/Ӡ,&Ҧ0Ѫ1

4XDTXiWUuQKWK͹FKL͏QOX̵QYăQW͙WQJKL͏SHP[LQGjQKP͡WOͥLF̫P˯QFKkQWKjQKVkXV̷Fÿ͇QWK̯\76+XǤQK3K~0LQK&˱ͥQJQJ˱ͥLÿmJL~SÿͩHPṶWQKL͉XY͉P̿WNL͇QWKͱFFNJQJQK˱NLQKQJKL͏PWKL͇WN͇YLP̩FKJL~Sÿ͓QK K˱ͣQJU}UjQJY͉V͹QJKL͏SW˱˯QJODLVDXQj\FͯDHPFiP˯QWK̯\ÿmGjQKWKͥLJLDQÿ͋W͝FKͱFQKͷQJEX͝LPHHWLQJÿ̯\E͝tFKWK~Y͓ÿ͋O̷QJQJKHHPEiRFiRYjJySêJL~SHP1JRjLUDWK̯\FNJQJFKLDV̓YͣLHPQKL͉XEjLK͕FKD\Y͉FX͡FV͙QJFiFͱQJ[͵YͣL P͕LQJ˱ͥL[XQJTXDQKVDRFKRKͫSOtQK̭W(PFNJQJ[LQJ͵LOͥLF̫P˯QVkXV̷Fÿ͇QW̭WF̫FiFWKjQKÿDQJOjPYL͏FWURQJ3715),&ÿmÿ͛QJKjQKFNJQJHPWURQJVX͙WWKͥLJLDQTXD (PFNJQJPX͙QJ͵LOͥLFiP˯QVkXV̷Fÿ͇Q766DQJKXQ/HH&(2FͯDF{QJW\WavHSLDÿmW̩RÿL͉XNL͏QṶWQKL͉XWURQJYL͏FFK͇W̩RÿRÿ̩FFiFP̩FKNKX͇FKÿ̩LF{QJVX̭W(PFNJQJ[LQFiP˯QFiFDQKFK͓ErQF{QJW\ÿmK͟WUͫHPṶWQKL͉XWURQJTXiWUuQKOjPYL͏F

9jFRQFNJQJJ͵LOͥLFiP˯Qÿ͇QJLDÿuQKQJ˱ͥLWKkQTXHQE̩QEqÿmÿ͡ng viên, ÿ͛QJKjQKJL~SÿͩWURQJVX͙WWKͥLJLDQWK͹FKL͏Qÿ͉F˱˯QJOX̵QYăQ

Tp Hӗ &Kt0LQKQJj\WKiQJQăP

Phan Vҥn Kim

7Ï07Ҳ7/8Ұ19Ă1

LuұQYăQQj\WUuQKEj\TXiWUuQKWKLӃt kӃ, mô phӓQJÿRÿҥc mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt ӣ EăQJWҫn sӕ Ka (37-40.5 GHz), có ӭng dөng phә biӃn trong các hӋ thӕng thông tin hiӋQQD\QKѭYӋ tinh, 5G, radar, chiӃQWUDQKÿLӋn tӱ«0ҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ku (15-*+] ÿѭӧc thiӃt kӃ vӟi vai trò làm nӅn tҧng, kiӇm chӭQJSKѭѫQJSKiSthiӃt kӃ WUѭӟc khi thiӃt kӃ mҥch ӣ tҫn sӕ rҩWFDROj.DYjFNJQJÿѭӧFÿһt mөc tiêu phөc vө trong hӋ thông vӋ WLQK96$7ĈӇ thӓDPmQÿѭӧc các yêu cҫu vӅ công suҩt lӟn, hiӋu suҩt cao cӫa các hӋ thӕng trên, công nghӋ GaN là mӝWÿӅ cӱ thích hӧp nhҩt vì các tính QăQJѭXYLӋt cӫDQyQKѭPұWÿӝ công suҩWFDRÿLӋQiSÿiQKWKӫng lӟQÿӝ OLQKÿӝng cao, ÿiSӭng tҫn sӕ tӕt

Vӟi các yêu cҫu khҳc khe vӅ công suҩt, hiӋu suҩWÿӝ lӧi, các mҥch khuӃFKÿҥi ÿѭӧc thiӃt kӃ WKHRSKѭѫQJiQVӱ dөng kӃt hӧp song song nhiӅu transistor nhӓ tҥi tҫng QJ}UDÿӇ tҥo ra công suҩWEmRKzDÿiSӭQJÿѭӧc yêu cҫXÿһt ra và nhiӅu tҫng transistor ÿѭӧc sӱ dөng kӃt hӧSÿӇ tҥRÿѭӧFÿӝ lӧi công suҩt mong muӕn Các mҥch phӕi hӧp trӣ NKiQJÿѭӧc thiӃt kӃ theo cҩu trúc mҥng cluster, vӯa có chӭFQăQJSKӕi hӧp trӣ kháng, vӯa có chӭFQăQJJӝp/chia công suҩt Thách thӭc lӟn nhҩt gһp phҧi ӣ các mҥch phӕi hӧp trӣ NKiQJOjOjPVDRÿӇ ÿҥWÿѭӧc suy hao và khҧ QăQJFKX\ӇQÿәi trӣ kháng tӕt nhҩt trong khi vүQÿҧm bҧRÿѭӧc mҥch hoҥWÿӝng әQÿӏnh, tӭFOjNK{QJFyGDRÿӝng Cҩu trúc chi tiӃt cӫa các mҥch phӕi hӧp trӣ NKiQJÿѭӧc lӵa chӑn tӕLѭXWKHRSKѭѫQJSKiSÿӗ thӏ Smith Toàn bӝ mҥch khuӃFKÿҥi công suҩWÿӅXÿѭӧc mô phӓQJWUѭӡQJÿLӋn tӯ vӟi sӵ JL~Sÿӥ cӫa thuұt toán Momentum trong phҫn mӅm ADS

Mӝt trong nhӳng vҩQÿӅ thách thӭFNKyNKăQQKҩt gһp phҧi khi thiӃt kӃ mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt nhiӅu transistor, nhiӅu tҫQJFKtQKOjGDRÿӝng VҩQÿӅ Qj\ÿѭӧc khҧo sát, mô phӓng, kiӇm chӭQJNƭFjQJWK{QJTXDKDLSKѭѫQJSKiSFKtQKOj5ROOHWYjKurokawa Các loҥLGDRÿӝng tҫn sӕ thҩSGDRÿӝng chӃ ÿӝ chҹQGDRÿӝng chӃ ÿӝ lҿ, GDRÿӝng tín hiӋu lӟQÿѭӧc phát hiӋn và khҳc phөc hiӋu quҧ vӟi sӵ trӧ giúp cӫa các mҥQJÿLӋn trӣ, tө ÿLӋQÿѭӧFÿһWWUrQÿѭӡng tín hiӋu RF hoһc trên các mҥng phân cӵc cho PA KӃt quҧ kiӇm chӭQJWK{QJTXDÿRÿҥc cho thҩ\ÿӝ hiӋu quҧ, tin cұy cӫDSKѭѫQJpháp này mang lҥi là rҩt cao

$%675$&7

This thesis presents the process of design, simulation and measurement of the Ka band (37-40.5 GHz) power amplifier having popular application in the modern FRPPXQLFDWLRQVV\VWHPVVXFKDVVDWHOOLWH*UDGDUZDUIDUH«$VWKHUROHRIFUHDWLQJfoundation and verification of the design methodology before designing the Ka band as well as the purpose to build the VSAT system, the Ku band (15-17 GHz) power amplifier was designed firstly To satisfy the saturated output power, efficiency and power gain requirements, GaN technology is one of the best candidates due to its attracted characteristics like high power density, high breakdown voltage, high mobility and very good frequency response

With restricted requirements of output power, efficiency and power gain, the power amplifiers were designed in the combination of parallel transistors at the output stage to reach the target number of output power and series stages to tolerate the required power gain The matching networks were designed as the cluster network with 2 concurrent functions of matching and dividing/combing power The most challenge in designing cluster matching network is how to have the low loss and good matching performance while preventing the power amplifier from any potential oscillations The structure of the matching networks was chosen based the Smith chart method The whole power amplifiers were done the electromagnetic simulation with the support of the Momentum Engine in ADS software

One of the most challenging and difficult problems in multi-transistor multi-stage power amplifier design is oscillation which is considered, simulated and verified thoroughly based on 2 main popular theorems of Rollet and Kurokawa The low frequency, even mode, odd mode and large signal stabilities were detected and fixed efficiently with the suport of various stabilized RC networks placed on the RF paths or the DC bias paths The measurement verification results show that the efficiency and reliability of this method is very high

/Ӡ,&$0Ĉ2$1

Tôi tên Phan Vҥn Kim là hӑc viên cao hӑFFKX\rQQJjQKNƭWKXұWĈLӋn tӱ - ViӉn Thông, khóa 2019, tҥLĈҥi hӑc Quӕc gia thành phӕ Hӗ Chí Minh ± 7UѭӡQJĈҥi hӑc Bách KRD7{L[LQFDPÿRDQQKӳng nӝLGXQJVDXÿӅu là sӵ thұt: (i) Công trình nghiên cӭu này hoàn toàn do chính tôi thӵc hiӋn; (ii) Các tài liӋu và trích dүn trong luұQYăQQj\ÿѭӧc tham khҧo tӯ các nguӗn thӵc tӃFyX\WtQYjÿӝ chính xác cao; (iii) Các sӕ liӋu và kӃt quҧ cӫDF{QJWUuQKQj\ÿѭӧc tôi tӵ thӵc hiӋn mӝWFiFKÿӝc lұp và trung thӵc

TP Hӗ &Kt0LQKQJj\WKiQJQăP

Hӑc viên

Phan Vҥn Kim

1.4 Phҥm vi nghiên cӭu và cҩu trúc luұQYăQ 6

&+ѬѪ1*7ӘNG QUAN MҤCH KHUӂ&+ĈҤI CÔNG SUҨT 7

2.1 Mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt 7

2.1.1 Mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt và các thông sӕ ÿiQKJLiFKҩWOѭӧng 7

2.1.2 Mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt lӟp A, AB, B, C 10

&+ѬѪ1*.ӂT LUҰ19¬+ѬӞNG PHÁT TRIӆN 78

DANH MӨC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HӐC 81

TÀI LIӊU THAM KHҦO 82

LÝ LӎCH TRÍCH NGANG 83

'$1+6È&++Î1+Ҧ1+

Hình 1-6ѫÿӗ chung cӫa hӋ thӕng beamforming phased array hӛn hӧp [2] 2

Hình 1-2 So sánh chi tiӃt các công nghê GaN, GaAs và Si [3] 4

Hình 1-;XKѭӟng công nghӋ theo công suҩt bão hòa 5

Hình 1-4 Sӵ nәi trӝi cӫa GaN vӅ công suҩt phát xҥ ÿҷQJKѭӟng EIRP 5

Hình 2-1 Mô hình tәng quát cӫa mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt [5] 7

Hình 2-ĈLӇm nén 1dB cӫa mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt 8

Hình 2-Ĉһc tính hiӋu suҩt theo công suҩt ngõ vào 9

Hình 2-4 Mҥch khuӃFKÿҥi có 4 tҫng nӕi tiӃp nhau 10

Hình 2-12 Phân cӵc transistor trong mҥch khuӃFKÿҥi 17

Hình 2-0{KuQKWѭѫQJÿѭѫQJFӫa transistor bao gӗm cҧ cuӝn chһn tín hiӋu LRFC 17 Hình 2-14 Mô hình rút gӑn tӯ hình 2-13 18

Hình 2-20 Sӵ WKD\ÿәi cӫa Gi(j )Z theo Rodd 22

Hình 2-21 Mô hình cách tính hàm truyӅn vòng kín trong mҥch khuӃFKÿҥi [8] 23

Hình 2-Ĉӝ әQÿӏnh cӫa hӋ thӕng hӗi tiӃp dӵa trên vӏ trí các cӵc 24

Hình 2-23 Minh hӑDÿӏQKOtGDRÿӝng Kurokawa 25

Hình 3-6ѫÿӗ hӋ thӕng thu phát tín hiӋu vӋ tinh [10] 26

Hình 3-2 Cҩu trúc substrate cӫa công nghӋ 250nm GaN 28

Hình 3-3 Layout cӫa ISV (trái) và OSV (phҧi) transistor 29

Hình 3-4 ChҩWOѭӧng tө ÿLӋQNKLGQJJURXQGOtWѭӣng và thӵc tӃ 30

Hình 3-6ѫÿӗ công suҩt chi tiӃt cӫa mҥch khuӃFKÿҥi Ku 32

Hình 3-6 Layout mҥch phӕi hӧp trӣ kháng ngõ ra OCMN 33

Hình 3-14 Layout toàn bӝ mҥch khuӃFKÿҥi Ku 39

Hình 3-15 Thông sӕ [S] toàn bӝ mҥch khuӃFKÿҥi Ku 39

Hình 3-16 Công suҩt, hiӋu suҩt cӫa mҥch khuӃFKÿҥi Ku vӟi Pin=26 dBm 40

Hình 3-17 ChҩWOѭӧng mҥch khuӃFKÿҥi Ku theo công suҩt ngõ vào 41

Hình 3-18 Test-bench mô phӓQJGDRÿӝng trong mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ku 42

Hình 3-19 a HӋ sӕ әQÿӏQK—YjEĈӝ lӧi S21 cӫa mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ku khi WKD\ÿәLÿLӋn áp phân cӵc VD=[0:32:1] V, VG=[-5:-2:0.1] V 43

Hình 3-20 KӃt quҧ kiӇm trDGDRÿӝng ӣ miӅn tuyӃn tính bҵQJ:6SUREHNKLWKD\ÿәi ÿLӋn áp phân cӵc VD=[0:32:1] V, VG=[-5:-2:0.1] V 44

Hình 3-21 Test-bench mô phӓQJGDRÿӝng tín hiӋu lӟn 45

Hình 3-22 KӃt quҧ kiӇPWUDGDRÿӝng ӣ miӅn phi tuyӃn bҵng WS probe 45

Hình 3-23 Hình chөp thӵc tӃ die chip cӫa mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ku 46

Hình 3-24 PCB hӛ trӧ ÿRÿҥc mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ku 47

Hình 3-28 KӃt quҧ ÿRÿҥt chҩWOѭӧng phi tuyӃn mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ku 50

Hình 3-29 So sánh công suҩt, hiӋu suҩt mҥch khuӃFKÿҥi Ku giӳa kӃt quҧ mô phӓng YjÿRÿҥc 50

Hình 4-1 Cҩu trúc substrate cӫa công nghӋ 150nm GaN 54

Hình 4-/D\RXWFiFWUDQVLVWRUÿmÿѭӧFÿRÿҥc kiӇm chӭng ( 4x50 mP ,6x50 mP ,6x75mP ,8x100 mP theo thӭ tӵ tӯ trái sang phҧi) 54

Hình 4-6ѫÿӗ công suҩt chi tiӃt cӫa mҥch khuӃFKÿҥi Ka 57

Hình 4-4 Layout mҥch phӕi hӧp trӣ kháng ngõ ra OCMN 58

Hình 4-13 Layout toàn bӝ mҥch khuӃFKÿҥi Ka 64

Hình 4-14 Thông sӕ [S] toàn bӝ mҥch khuӃFKÿҥi Ka 65

Hình 4-15 Công suҩt, hiӋu suҩt cӫa mҥch khuӃFKÿҥi Ku vӟi Pin=26 dBm 65

Hình 4-16 ChҩWOѭӧng mҥch khuӃFKÿҥi Ka theo công suҩt ngõ vào 66

Hình 4-17 a HӋ sӕ әQÿӏQK—YjEĈӝ lӧi S21 cӫa mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ku khi WKD\ÿәLÿLӋn áp phân cӵc VD=[0:28:1] V, VG=[-5:-1.4:0.1] V 67

Hình 4-18 KӃt quҧ kiӇPWUDGDRÿӝng ӣ miӅn tuyӃn tính bҵQJ:6SUREHNKLWKD\ÿәi ÿLӋn áp phân cӵc VD=[0:28:1] V, VG=[-5:-1.4:0.1] V 67

Hình 4-19 KӃt quҧ kiӇPWUDGDRÿӝng ӣ miӅn tuyӃn tính bҵng WS probe tҥi ngõ vào transistor tҫn 1 và tҫn 2 tҥLÿLӋn áp VG=-1.4 V, VD=5 V 68

Hình 4-20 KӃt quҧ kiӇPWUDGDRÿӝng ӣ miӅn tuyӃn tính bҵng WS probe tҥi ngõ vào transistor tҫn 3 tҥLÿLӋn áp VD=3 V, VG=-1.8 V & VD=27 V, VG=-1.4 V 69

Hình 4-21 KӃt quҧ kiӇPWUDGDRÿӝng ӣ miӅn phi tuyӃn bҵng WS probe 69

Hình 4-22 Hình chөp thӵc tӃ die chip cӫa mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ka 70

Hình 4-23 PCB hӛ trӧ ÿRÿҥc mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ka 71

Hình 4-24 Thông sӕ >6@ÿRÿҥc cӫa mҥch Ka PA ӣ WUѭӡng hӧp phân cӵc 1 72

Hình 4-25 Thông sӕ >6@ÿRÿҥc cӫa mҥch Ka PA ӣ WUѭӡng hӧp phân cӵc 2 73

Hình 4-26 Thông sӕ >6@ÿRÿҥc cӫa mҥch Ka PA ӣ WUѭӡng hӧp phân cӵc 3 74

Hình 4-27 Thông sӕ >6@ÿRÿҥc cӫa mҥch Ka PA ӣ WUѭӡng hӧp phân cӵc 4 74

Hình 4-28 Thông sӕ [S] cӫa mҥFK.D3$WKHRÿLӋn áp phân cӵc VD=[0:28:1] V, VG=[-5:-1.4:0.1] V khi mô phӓng vӟi phiên bҧn PDK mӟi 75

Hình 5-6ѫÿӗ công suҩt chi tiӃt cӫa mҥch khuӃFKÿҥi Ka vӟi phiên bҧn cұp nhұt mӟi nhҩt cӫa công nghӋ 150nm GaN 80

'$1+6È&+%Ҧ1*6Ӕ/,ӊ8 Bҧng 3-1 Các thông sӕ thiӃt kӃ cӫa mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ku 31

Bҧng 3-2 Bҧng so sánh cӫa mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ku 52

Bҧng 4-1 Các thông sӕ thiӃt kӃ cӫa mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ka 56

Bҧng 4-2 Bҧng so sánh cӫa mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt Ka 76

'$1+0Ө&9,ӂ77Ҳ7

DUC/ DDC Digital Up/Down Conversion

RF/ IF Radio frequency/ Intermediate frequency AC/ DC Alternating current/ Direct current

GaAs/ GaN Gallium Asernide/ Gallium Nitride

CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor EIRP Effective Isotropic Radiated Power

FCC Federal Communications Commission

PAE Power added efficiency

DPA Driving point admittance VSAT Very small aperture terminal

LNB/ BUC Low noise block/ Block up conversion RX/ TX Receiver/ Transmitter

MIM Metal insulator metal

ISV/ OSV Individual source via/ Outside source via

OCMN Output combining and matching network ISMN Interstage matching network

IMN Input matching network

DRC/ LVS Design rule check/ Layout versus schematic MMIC Monolithic microwave integrated circuit PCB Printed circuit board

&+ѬѪ1**,Ӟ,7+,ӊ8

1.1 Bӕi cҧQKYjÿӝng lӵc

3KӫVyQJPҥQJWK{QJWLQ*KLӋQÿDQJÿDQJOjFKӫÿӅQKұQÿѭӧFUҩWQKLӅXVӵFK~êWӯJLӟLNKRDKӑFFNJQJQKѭOjQJѭӡLGQJPҥQJY{WX\ӃQWUrQWRjQWKӃJLӟL7KHRQKyPQJKLrQFӭX,'7HFK([WKuYLӋFWULӇQNKDLPҥQJ*ÿѭӧFGӵÿRiQVӁPDQJOҥLWӹÿ{ODFKRQӅQNLQKWӃWRjQFҫXYjRQăP+LӋSKӝLKӋWKӕQJWK{QJWLQGLÿӝQJWRjQFҫXFKRWKҩ\*ÿDQJWUrQÿjÿҥWWӹNӃWQӕLGLÿӝQJWRjQFҫXYjRQăP4XiWUuQKKLӋQWKӵFKyDPҥQJ*GLӉQUDQKDQKKѫQFiFGӵÿRiQWUѭӟFÿk\QKDQKKѫQQKLӅXVRYӟLVӵFKX\ӇQJLDRWӯ*OrQ*0ӝWYjLYtGөÿѭӧFQrXUDÿӇWKҩ\ÿѭӧFVӵSKiWWULӇQFӫDPҥQJ*WURQJQKӳQJQăPJҫQÿk\WҥL2O\PSLFVPDÿ{QJGLӉQUDӣ3\HRQJFKDQJ+jQ4XӕFPҥQJ*KRҥWÿӝQJÿҫXWLrQÿѭӧFPLQKFKӭQJWKiQJQăPWӯFiFEiRFiRFӫDFiFQKjYұQKjQKGӏFKYөGLÿӝQJFKRWKҩ\+jQ4XӕFÿmFyKѫQWULӋXWKXrEDR*$7 7OjQKjPҥQJÿҫXWLrQWҥL0ӻYѭӧWTXDÿѭӧFWӕFÿӝNK{QJGk\*ESV9HUL]RQÿmYұQKjQK*WҥLVkQYұQÿӝQJ1)/UDPҳWWUrQNKҳSQѭӟF0ӻ0ҥQJ*VӁKuQKWKjQKPӝWSKҫQTXDQWUӑQJWURQJTXiWUuQKWKӃJLӟLKѭӟQJWӟLNӃWQӕLWK{QJPLQK7ҩWFҧFiFTXӕFJLDYjQKjPҥQJWUrQWKӃJLӟLÿDQJFӕJҳQJKӃWVӭFÿӇWUӣWKjQKQJѭӡLÿҫXWLrQWULӇQNKDLVӱGөQJPҥQJ*JL~SFҧLWKLӋQWUҧLQJKLӋPNKiFKKjQJPDQJOҥLQJXӗQOӧLQKXұQOӟQ>@

9LӋW1DPFNJQJQҵPWURQJQKӳQJQѭӟFKѭӟQJÿӃQWULӇQNKDLPҥQKPӁPҥQJ*7URQJQăPFҧEDQKjPҥQJOӟQ9LHWWHO91370REL)RQHÿmWULӇQNKDLWKӱQJKLӋPWKѭѫQJPҥLPҥQJ*ӣPӝWVӕTXұQWҥLWKjQKSKӕOӟQOj+j1ӝLYj+ӗ&Kt0LQKPDQJOҥLFKRQJѭӡLGQJQKLӅXWUҧLQJKLӋPYѭӧWEұWVRYӟLPҥQJ*7X\QKLrQTXiWUuQKWULӇQNKDLPӟLFKӍGLӉQUDӣEăQJWҫQQKӓKѫQ*+]&zQEăQJWҫQPP:DYHGjQKFKRPҥQJ*YүQFKѭDÿѭӧFFKҥPÿӃQ

7UѭӟFVӭFK~WNKӫQJNKLӃSFӫDPҥQJ*PӝWYҩQÿӅOӟQFҫQÿѭӧFTXDQWkPÿyFKtQKOjWӵFKӫF{QJQJKӋ9LӋFFiFQKjPҥQJWҥL9LӋW1DPWULӇQNKDLÿѭӧFPҥQJ*SKҫQOӟQOjQKӡYjRVӵKӛWUӧF{QJQJKӋO}LWӯFiFQѭӟFFyQӅQF{QJQJKӋSKiWWULӇQKjQJÿҫXQKѭ0ӻ+jQ 6ӵSKөWKXӝFF{QJQJKӋVӁWҥRUDQKLӅXKӋOө\ҧQKKѭӣQJ[ҩXWӯDQWRjQEҧRPұWWK{QJWLQFiQKkQFKRÿӃQDQQLQKTXӕFJLDĈLӅXQj\

WҥRUDPӝWÿӝQJOӵFOӟQFKRFiFNƭVѭWURQJQѭӟFWKDPJLDFiFQJKLrQFӭXSKiWWULӇQF{QJQJKӋO}L*

ĈӅ WjL Qj\ VӁ WUuQK Ej\ VkX YӅ TXi WUuQK QJKLrQ FӭX Yj KLӋQ WKӵF YL PҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWPӝWWKjQKSKҫQUҩWTXDQWUӑQJÿyQJYDLWUzWLrQTX\ӃWWURQJKӋWKӕQJO}LPҥQJ*

1.2 Vai trò mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt trong hӋ thӕng thu phát tín hiӋu cao tҫn

Hình 1-6˯ÿ͛ chung cͯa h͏ th͙ng beamforming phased array h͟n hͫp [2]

Hình 1-WKӇKLӋQVѫÿӗFKXQJFӫDPӝWKӋWKӕQJEHDPIRUPLQJSKDVHGDUUD\KӛQKӧSӭQJGөQJWURQJPҥQJ*&ҩXWU~FQj\NӃWKӧSFҧKDLORҥLEHDPIRUPLQJVӕYjWѭѫQJWӵÿӇWӕLѭXKyDÿӝEDRSKӫFӫDKӋWKӕQJFXQJFҩSFiFFKPWLDÿѭӧFSKkQWiFKNӃWKӧSWURQJNK{QJJLDQPӝWFiFKNLӇPVRiWPDQJÿӃQFKRQKLӅXQJѭӡLGQJWUҧLQJKLӋPWӕLѭXQKҩW+ӋWKӕQJEDRJӗPNKӕLFKӭFQăQJFKtQK.KӕL[ӱOtVӕ'LJLWDO3URFHVLQJ JL~SWәQJKӧSSKkQWiFKGӳOLӋXWKHRGҥQJEHDPIRUPLQJVӕUӗLWK{QJTXDFiFPҥFK''&KD\'8&ÿӇFKX\ӇQÿәLGӳOLӋXVӕOrQ[XӕQJ.KӕL[ӱOtWtQKLӋXKӛQKӧS0L[HG6LJQDO FyFKӭFQăQJFKX\ӇQÿәLTXDOҥLWtQKLӋXDQDORJYjWtQKLӋXVӕ.KӕLFKX\ӇQÿәL5)-IF (RF-,)FRQYHUVLRQ JL~SÿәLWҫQ WtQKLӋXWUXQJWҫQ

,)OrQWҫQVӕFDR5)KRһFÿәLWӯWtQKLӋX5)YӅWtQKLӋX,)FQJYӟLFiFFKӭFQăQJOӑFEăQJOӑFNrQKYjJLDWăQJÿӝOӧLKӋWKӕQJ.KӕLEHDPIRUPLQJWѭѫQJWӵ$QDORJ%HDPIRUPLQJ EDRJӗPFiFVZLWFKFKX\ӇQPҥFKPҥFKVX\KDRPҥFKGӏFKSKa và FiFPҥFKNKXӃFKÿҥLJL~SÿLӅXFKӍQKFKPWLDKӋWKӕQJWKHRKѭӟQJPRQJPXӕQĈk\OjÿһFWUѭQJTXDQWUӑQJQKҩWFӫDKӋWKӕQJ*.KӕL)(0EDRJӗPPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWPҥFKNKXӃFKÿҥLQKLӉXWKҩSYjVZLWFKFKX\ӇQPҥFK&KӭFQăQJFKtQKFӫDOjNKXӃFKÿҥLWtQKLӋXSKiWÿLOrQPӭFF{QJVXҩWFDRUӗLÿҭ\UDăQJ-WHQKRһFNKXӃFKÿҥLWtQKLӋXWKXYjRWӯăQJ-WHQJL~SWӕLѭXQRLVHILJXUHFӫDWRjQEӝKӋWKӕQJ.KӕLFXӕLFQJOjPҧQJăQJ-WHQ$QWHQQD$UUD\ YӟLVӕOѭӧQJSKөWKXӝFYjRNtFKWKѭӟFFӫDKӋWRjQEӝKӋWKӕQJ

0ҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWÿyQJYDLWUzOjWKjQKSKҫQTXDQWUӑQJEұFQKҩWҧQKKѭӣQJOӟQÿӃQKLӋXTXҧYұQKjQKFӫDKӋWKӕQJQj\1yÿѭӧFVӱGөQJFKtQKӣKDLJLDLÿRҥQFXӕLFӫDTXiWUuQKSKiWWtQKLӋXOjEHDPIRUPLQJWѭѫQJWӵYj)(0JL~SJLDWăQJcôQJVXҩWQJ}UDFӫDWtQKLӋXWUѭӟFNKLUDăQJ-WHQQkQJFDRNKRҧQJFiFKWUX\ӅQYjKLӋXVXҩWSKiW9uVӱGөQJӣWҫQFXӕLFQJYӟL\rXFҫXYӅF{QJVXҩWQJ}UDFӵFÿҥLFKRQrQFiFPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWWKѭӡQJÿѭӧFWKLӃWNӃWKHRGҥQJNӃWKӧSQKLӅXtransistoUÿѫQOҿQKLӅXWҫQJPҥFKOҥLYӟLQKDX%rQFҥQKÿyF{QJQJKӋOӵDFKӑQÿӇWKLӃWNӃSKҫQPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWQj\FNJQJFҫQSKҧLWӕLѭXSKKӧSYӟLFiFÿһFWUѭQJF{QJVXҩWOӟQ*D1OjӭQJYLrQVӕPӝWWURQJFiFF{QJQJKӋKLӋQQD\ÿѭӧFVӱGөQJÿӇWKLӃWNӃFKRFiFPҥFKӣ)(0ÿһWELӋWOjPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩW&iFF{QJQJKӋQKѭ*D$V6L*H&026ÿѭӧFVӱGөQJÿӇWKLӃWNӃWURQJFiFNKӕLFKӭFQăQJÿӭQJWUѭӟF)(0WURQJKӋWKӕQJEHDPIRUPLQJSKDVHGDUUD\

3KҫQVDXVӁWUuQKEj\FKLWLӃWFiFÿһFWUѭQJFNJQJQKѭ[XKѭӟQJSKiWWULӇQFӫDF{QJQJKӋEiQGүQYjӭQJGөQJFӫDFK~QJWURQJFiFKӋWKӕQJWKXSKiWWK{QJWLQ

1.3 ;XKѭӟng phát triӇn công nghӋ

0ӝWWURQJQKӳQJFKuDNKyDWKHQFKӕWTX\ӃWÿӏQKÿӃQVӵWKjQKF{QJFӫDPҥQJWK{QJWLQ*ÿyFKtQKOjQҳPEҳW[XKѭӟQJSKiWWULӇQF{QJQJKӋ+uQKWKӇKLӋQFiFWK{QJVӕÿiQKJLiFKҩWOѭӧQJFӫD*D1VRYӟL*D$VYj6L7URQJNKtDFҥQKWUrQKuQKYӁWKuF{QJQJKӋ*D1ÿmWKӇKLӋQVӵQәLWUӝLYӟLPӭFÿӝVRYӟL*D$VYj

VRYӟL6L&{QJQJKӋ*D1FyѭXWKӃYӅPұWÿӝ F{QJVXҩWFDRQJѭӥQJÿLӋQiSÿiQKWKӫQJOӟQQăQJOѭӧQJEDQG-JDSOӟQKRҥWÿӝQJÿѭӧFӣQKLӋWÿӝUҩWFDRWUrQ0

C

Hình 1-2 So sánh chi ti͇t các công nghê GaN, GaAs và Si [3]

Hình 1-OjNӃWTXҧWKӕQJNrFKҩWOѭӧQJFӫDFiFPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩt WURQJFiFF{QJWUuQKQJKLrQFӭXNKRDKӑFWUrQWKӃJLӟLWӯQăPFKRÿӃQQD\>@&{QJQJKӋ*D1QәLEұWKѫQWҩWFҧFiFF{QJQJKӋFzQOҥLYӅF{QJVXҩWEmRKzDFӫDPҥFKNKXӃFKÿҥLWUrQWRjQYQJWҫQVӕ-*+]FKRQrQ*D1WKѭӡQJÿѭӧFVӱGөQJÿӇKLӋQWKӵF FiFPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWFDROLӅQNӅYӟLPҧQJăQJ-WHQWURQJKӋWKӕQJEHDPIRUPLQJSKDVHGDUUD\FKRPҥQJ*&{QJQJKӋ*D$V6L*H%L&026FNJQJQәLWUӝLYӅF{QJVXҩWYjWKѭӡQJÿѭӧFVӱGөQJWKLӃWNӃFiFPҥFKNKXӃFKÿҥLӣSKҫQEHDPIRUPLQJWѭѫQJWӵÿyQJYDLWUzOjPWҫQOiLFKRFiFPҥFKNKXӃFKÿҥL*D1ӣSKtVDX&zQF{QJQJKӋ&026KRҥWÿӝQJӣÿLӋQiSWKҩSQrQÿѭӧFVӱGөQJÿӇWKLӃWNӃFiFSKҫQPҥFKWӯEӝFKX\ӇQÿәL5)-,)WUӣYӅWUѭӟFWURQJKӋWKӕQJӣKuQK-1

Hình 1-;XK˱ͣng công ngh͏ theo công sṷt bão hòa

Hình 1-4 S͹ n͝i tr͡i cͯa GaN v͉ công sṷt phát x̩ ÿ̻QJK˱ͣng EIRP

&{QJQJKӋ*D1ÿѭӧFWKLӃWNӃWӯFiFFKҩWEiQGүQӣQKyP,,,9WURQJEҧQJWXҫQKRjQKyDKӑF&K~QJUҩWWKtFKKӧSÿӇWKLӃWNӃQKӳQJWUDQVLVWRUFyNKҧQăQJKRҥWÿӝQJӣQKLӋWÿӝUҩWFDR&{QJVXҩWQJ}UDOӟQKLӋXVXҩWFDREăQJWKӝQJUӝQJÿӝWLQFұ\FDROjQKӳQJѭXÿLӇPJL~S*D1WUӣQrQYѭӧWWUӝLVRYӟLQKӳQJF{QJQJKӋNKiF Hình 1-FKRWKҩ\VӵQәLWUӝLFӫDF{QJQJKӋ*D1YӅF{QJVXҩWSKiW[ҥÿҷQJKѭӟQJFyWKӇÿҥWÿӃQQJѭӥQJG%PÿѭӧFÿӏQKQJKƭDEӣL)&&FKRKDLEăQJWҫQVӕ*+]Yj*+]WҥL0ӻĈk\FyWKӇ[HPOjPӝWFѫKӝLWROӟQFKRFiFQKjYұQKjQKGӏFKYөPҥQJWK{QJWLQNKLPjF{QJQJKӋ*D1FyWKӇWKӓDÿѭӧF\rXFҫXYӅF{QJVXҩWWURQJNKLYүQÿiSӭQJÿѭӧF\rXFҫXNKҳFNKH YӅJLiFҧNtFKWKѭӟFWUӑQJOѭӧQJ

'ӵDWUrQQKӳQJѭXÿLӇPQәLWUӝLÿӅWjLQj\VӁOӵDFKӑQF{QJQJKӋ*D1ÿӇWKLӃWNӃYLPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWSKөFYөFKRFiFKӋWKӕQJEHDPIRUPLQJSKDVHGDUUD\WURQJPҥQJWK{QJWLQ*

1.4 Phҥm vi nghiên cӭu và cҩu trúc luұQYăQ

ĈӅWjLQj\WұSWUXQJQJKLrQFӭXWKLӃWNӃYjFKӃWҥRYLPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWFDRӣEăQJWҫQ.DSKөFYөWURQJKӋWKӕQJEHDPIRUPLQJSKDVHGDUUD\'ӵDYjRPөFÿtFKÿҥWÿѭӧFF{QJVXҩWQJ}UDOӟQÿӅWjLQj\VӁÿѭӧFWKӵFKLӋQGӵDWUrQF{ng QJKӋEiQGүQ*D1*DOLXP1LWULGH 0ҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWVӁVӱGөQJQKLӅXWUDQVLVWRUPҳFVRQJVRQJFNJQJQKѭÿѭӧFJKpSQKLӅXWҫQJÿӇÿҥWÿѭӧFPӭFF{QJVXҩWQJ}UDPRQJPXӕQ7X\QKLrQWKLӃWNӃPҥFKNKXӃFKÿҥLQKLӅXWUDQVLVWRUQKLӅXWҫQJVӁSKҧLÿѭѫQJÿҫXYӟLQJX\FѫGDRÿӝQJUҩWOӟQGүQÿӃQNKҧQăQJKѭKӓQJPҥFK3$NKLÿRÿҥFWKӵFWӃ&iFORҥLGDRÿӝQJFyWKӇ[XҩWKLӋQWURQJPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWNӇWUrQOjGDRÿӝQJWҫQVӕWKҩSGDRÿӝQJFKӃÿӝFKҹQGDRÿӝQJFKӃÿӝOҿYjGDRÿӝQJӣPLӅQWtQKLӋX OӟQĈӅWjLQj\VӁQJKLrQFӭXEҧQFKҩWFӫDWӯQJORҥLGDRÿӝQJYjÿӅ[XҩWiSGөQJFiFKNKҳFSKөFYjNӃWTXҧVӁÿѭӧFNLӇPFKӭQJWK{QJTXDÿRÿҥFPҥFKWKӵFWӃ

&ҩXWU~FOXұQYăQÿѭӧFFKLDWKjQKFKѭѫQJFKtQK&KѭѫQJVӁJLӟLWKLӋXNKiLTXiWEӕLFҧQKYjÿӝQJOӵFÿӇOӵDFKӑQÿӅWjL&KѭѫQJWUuQKEj\FiFOtWKX\ӃWFѫEҧQFNJQJQKѭQkQJFDR[RD\TXDQKYLӋFWKLӃWNӃPҥFKF{QJVXҩW&KѭѫQJWUuQKEj\YӅTXiWUuQKWKLӃWNӃFKӃWҥRÿRÿҥFPҥFKNKXӃFKÿҥLӣEăQJWҫQ.XӭQJGөQJWURQJFiFKӋWKӕQJWKXSKiWWtQKLӋXYӋWLQKOjPQӅQWҧQJÿӇWKLӃWNӃPҥFKNKXӃFKÿҥL.D&KѭѫQJWUuQKEj\TXiWUuQKWKLӃWNӃPҥFKNKXӃFKÿҥLӣEăQJWҫQ.DӭQJGөQJWURQJKӋWKӕQJ*YӟLFiFNӃWKӯDWӯWKLӃWNӃPҥFKNKXӃFKÿҥL.X3KҫQFXӕLFQJVӁWUuQKEj\FiFNӃWOXұQYjÿiQKJLiNӃWTXҧÿҥWÿѭӧFFӫDÿӅWjL

&+ѬѪ1*7Ә1*48$10Ҥ&+.+8ӂ&+ĈҤ,&Ð1*68Ҩ7

2.1 Mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt

2.1.1 Mҥch khuӃFKÿҥi công suҩt và các thông sӕ ÿiQKJLiFKҩWOѭӧng

0ҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWOjPӝWWKjQKSKҫQTXDQWUӑQJWKLӃW\ӃXFyYDLWUzthen FKӕWWURQJQKLӅXKӋWKӕQJWK{QJWLQY{WX\ӃQNKiFQKDX1yFyӭQJGөQJUӝQJUmLWURQJQKLӅXOƭQKYӵFÿӡLVӕQJQKѭTXkQVӵJLiRGөF\WӃ«7ӯFiFQKXFҫXÿDGҥQJPҥFKNKXӃFKÿҥLSKҧLÿiSӭQJÿѭӧFFiFWK{QJVӕNƭWKXұWQJKLrPQJһWGӵDWUrQF{QJQJKӋWKLӃWNӃWӕLѭXWURQJQKLӅXÿLӅXNLӋQKRҥWÿӝQJNKiFQKDXĈLӅXQj\VӁGүQÿӃQFiFELӃQWKӇÿDGҥQJNKLKLӋQWKӵFKyDPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWVDRFKRÿiSӭQJÿѭӧFӭQJGөQJFөWKӇPӝWFiFKKLӋXTXҧQKҩW

Hình 2- WKӇ KLӋQ P{ KuQK WәQJ TXiW FӫD PӝW PҥFK NKXӃFK ÿҥL F{QJ VXҩW7UDQVLVWRUÿyQJYDLWUzFӕWO}LTX\ӃWÿӏQKNKҧQăQJNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩW0ҥFKSKӕLKӧSWUӣNKiQJQJ}YjRJL~SELӃQÿәLWUӣNKiQJQJXӗQ2KPYӅWUӣNKiQJWӕLѭXQJ}YjRFӫDWUDQVLVWRUJL~SWUX\ӅQÿҥWWRjQEӝF{QJVXҩWWӯQJXӗQFҩSÿӃQQJ}YjRFӫDWUDQVLVWRU0ҥFKSKӕLKӧSWUӣNKiQJQJ}UDJL~SELӃQÿәLWUӣNKiQJWӕLѭXQJ}UDFӫDWUDQVLVWRUYӅWUӣNKiQJWҧL2KPFNJQJQKѭJL~SWUX\ӅQÿҥWWRjQEӝF{QJVXҩWÿҫXUDWUDQVLVWRUOrQWҧL2KP7URQJWKӵFWӃWҧL5L 2KPOjPӝWăQJ-ten phát VyQJÿLӋQWӯUDNK{QJJLDQӣPӭFF{QJVXҩWÿѭӧFFXQJFҩSEӣLPҥFKNKXӃFKÿҥLQҵPWUѭӟFQy

Hình 2-1 Mô hình t͝ng quát cͯa m̩ch khu͇FKÿ̩i công sṷt [5]

ĈӇWKXұQWLӋQWURQJYLӋFNLӇPFKӭQJFKҩWOѭӧQJFӫDPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWPӝWVӕWK{QJVӕNƭWKXұWÿѭӧFÿѭDUD

™ &{QJVXҩWQJ}UDOjF{QJVXҩWÿѭӧFWtQKWUrQWҧLQJ}UDWKѭӡQJOj2KPWҥLPӝWWҫQVӕFөWKӇQjRÿyYjÿѭӧFELӇXGLӉQEҵQJF{QJWKӭF

( ) L( ) / S( )

™ ĈLӇPQpQG%ÿѭӧFPLQKKӑDWUrQKuQK-Ĉk\OjÿLӇPPjWҥLÿyF{QJVXҩWQJ}UDKRһFÿӝOӧLFӫDPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩWEӏJLҧPÿLG%VRYӟLÿiSӭQJOtWѭӣQJFӫDFK~QJĈLӇPQpQG%WҥRUDUDQKJLӟLJLӳDPLӅQWX\ӃQWtQKKD\PLӅQWtQKLӋXQKӓYjPLӅQSKLWX\ӃQKD\PLӅQWtQKLӋXOӟQӢPLӅQWtQKLӋXQKӓF{QJVXҩWQJ}UDWăQJWX\ӃQWtQKWKHRKjPEұFQKҩWVRYӟLF{QJVXҩWQJ}YjRKD\ÿӝOӧLO~FQj\OjPӝWKҵQJVӕ.KLF{QJVXҩWQJ}YjRYѭӧWTXDÿLӇPQpQG%F{QJVXҩWQJ}UDEӏEmRKzDKD\ ÿӝOӧLPҥFKNKXӃFKÿҥLEӏJLҧPÿL

Hình 2-ĈL͋m nén 1dB cͯa m̩ch khu͇FKÿ̩i công sṷt

™ +LӋXVXҩWÿѭӧFÿӏQKQJKƭDWKHRQKLӅXFiFKNKiFQKDXQKѭQJWUrQWKӵFWӃGҥQJVDXÿk\WKѭӡQJÿѭӧFVӱGөQJFKӫ\ӃX

x +LӋXVXҩWK ÿѭӧFÿӏQKQJKƭDOjWӍVӕJLӳDF{QJVXҩWFytFKQJ}UDYjF{QJVXҩWWLrXWKөFӫDPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩW

x +LӋXVXҩWWKrPYjRKadded KD\FzQÿѭӧFJӑLOjWҳWOj3$( ÿѭӧFÿӏQK

QJKƭDOjWӍVӕJLӳDKLӋXVӕF{QJVXҩW ngõ ra - F{QJVXҩWQJ}YjRYjF{QJVXҩWWLrXWKөFӫDPҥFKNKXӃFKÿҥLF{QJVXҩW

or PAE OUTINadded

7ӯ Yj