Design of efficient wideband power amplifiers
Geniş bantlı verimli güç kuvvetlendiricilerin tasarımı
- Tez No: 352334
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN KUNTMAN, YRD. DOÇ. DR. METİN YAZGI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 189
Özet
Bu çalışmada, geniş bantlı güç kuvvetlendiricilerin tasarımına yönelik yeni ve basit yaklaşımlarda bulunulmuştur. Tez kapsamında önerilen ve 0.35µm SiGe HBT, 0.25µm GaAs PHEMT ve ayrık GaN HEMT teknolojilerini kullanan dört ayrı kuvvetlendirici tümdevresi üretilerek test edilmiş ve ayrıca ayrık bir tasarımın başarımı benzetim ortamında gösterilmiştir. İlk olarak, klasik dağılmış parametreli kuvvetlendirici yapısında transistör sayısının bire indirgendiği ve giriş hattının korunup kayıplı bir şekilde kullanıldığı çekirdek bir hücre elde edilmiştir. Bu hücrenin çıkış hattı SiGe tasarımlarda klasik yük doğrusuna uydurularak ve çıkış sonlandırma empedansı kaldırılarak kullanılmıştır. Transistörde seri-seri geribeslemesi uygulanarak da bant genişliği bir dekatın üstüne çıkarılmıştır. Aynı hücreyi kullanan kaskat bir yapı da, çıkış katının paralellendiği bir durumda yeniden oluşturulmuş ve aynı bant aralığında gücün arttırılabildiği gösterilmiştir. Çalışmaların ikinci kısmında ise, yük taraması yöntemine dayalı grafik tabanlı bir empedans uydurma tekniği GaAs MMIC teknolojisinde gerçekleştirilen bir güç kuvvetlendiricisinde kullanılmıştır. Ardından, gene aynı teknolojide kaskat bir tasarım, büyük işaret büyüklüklerini kullanacak şekilde sistematik bir yöntemle önerilerek, tasarımın başarısı üretilen tümdevrede gösterilmiştir. Ayrıca, MMIC devrelerde kullanılmak üzere geniş bantlı bir RFC de tek ucu kısa devre edilmiş iletim hattı kullanılarak önerilmiştir. Son kısımda ise, ayrık GaN HEMT transistörün kılıf kökenli parazitiklerini karşılayan basit bir yapı, çıkıştaki empedans uydurma problemini görece düşük-Q değerli bir uydurma problemine indirgemiştir. Tasarıma ilişkin benzetim sonuçları, literatürde önerilen diğer devrelerle karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Sonuç olarak bu çalışmada, geniş bantlı güç kuvvetlendirici tasarımında kullanılacak şekilde; basitleştirilmiş topolojik yaklaşımları ve eleman sayısı azaltılmış çıkış katlarını sistemli ve kolay tasarlayan, iyileştirmeler ve yöntemler önerilmiştir. Bu yöntemlerdeki başarı, karmaşık ve zorlu tasarım süreci gerektiren diğer yaklaşımların ulaştığı sonuçlarla kıyaslanır mertebededir.
Özet (Çeviri)
In this study, some simple design techniques and approaches are proposed to design efficient wideband power amplifiers. Four different IC designs are fabricated in 0.35µm SiGe HBT and 0.25µm GaAs PHEMT technologies and GaN HEMT design is simulated in discrete package to show performance of the designs. Firstly, the number of devices in the classical distributed amplifier is reduced to only a single transistor where the input artificial-line is conserved and modified as lossy. This core design removes the terminating impedance at the output and uses load-line technique to implement output line elements in SiGe technology. By this way, the output power and the efficiency are improved. Series-series feedback is applied to transistor, which widens the frequency up to a decade bandwidth. Another amplifier is also designed as the cascaded version of the proposed core, where the input driver core feeds two another identical cores, which are in parallel configuration and their outputs are combined together to increase the output power by twofold. In the second phase of study, by switching to GaAs PHEMT, a new load-pull based graphical technique is proposed to design simple networks, which fulfil matching purpose over wideband. Additionally, a cascaded version of the GaAs design is proposed as the new design strategy, which offers a complete systematic to design both driver and power stages. In the last phase of the work, a systematic technique based on a susceptance minimizing concept is presented. By this way, a simplified output design could be obtained to relax computer aided optimizations. To sum up, this thesis study proposes some design techniques and modifications, which simplifies both the design procedures and circuit complexities. In this respect, output power and the efficiency is improved with the help of simple and reduced number of matching elements, in which both substrate and parasitic loss effects are compensated.
Benzer Tezler
- Yüksek verimli ve geniş bantlı güç kuvvetlendirici tasarımı
High efficient and wideband power amplifier design
BURAK ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN YAZGI
- Fabrication, modeling and characterization of GaN HEMTs, and design of high power MMIC amplifiers
GaN HEMT yapılarının üretimi, modellenmesi ve ölçümü, ve yüksek güçlü MMIC yükselteçlerin tasarımı
MUHAMMED ABDULCELİL ACAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Küçük uydular için X bant GaN SiC-HEMT F sınıfı yüksek verimli güç kuvvetlendiricisi tasarımı ve RF güç fetleri için faz ile genlik duyarlığı analizi
X-band high efficiency class-F GaN SiC-HEMT high power amplifier design for small satellites and amplitude&phase sensitivity analysis for RF power fets
OSMAN CEYLAN
Doktora
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER
ÖĞR. GÖR. HASAN BÜLENT YAĞCI
- Design and implementation of mm-precise ranging for indoor positioning systems
Başlık çevirisi yok
TUBA AYHAN
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKatholieke Universiteit Leuven (Catholic University of Leuven)Prof. WIM DEHAENE
Prof. MARIAN VERHELST
- Design and implementation of high power GaN amplifiers with nonlinear optimization techniques
Doğrusallaştırılmış yüksek güçlü GaN kuvvetlendiricilerin tasarımı ve gerçeklemesi
LIDA KOUHALVANDI
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL SERDAR ÖZOĞUZ