Design of an X-band GaN based microstrip MMIC power amplifier
X-bant GaN tabanlı mikroşerit MMIC güç yükselteci
- Tez No: 539830
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Galyum nitrür, MMIC teknolojisi, Mikrodalga frekans, Mikrodalga güç yükselticiler, Gallium nitride, MMIC technology, microwave frequence, Microwave power amplifier
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
RF ve mikrodalga güç yükselteçleri, günümüz iletişim ve radar sistemlerinin hayati bileşenlerindendir. Bu bileşenlerin tasarımları, yüksek güç ve yüksek frekans rejimindeki aygıt kısıtlamaları ile; doğrusal olmayan büyük-işaret çalışma koşullarında tasarımın kendi çetinlikleriyle birlikte, ciddi zorlukları da beraberinde getirmektedir. Galyum Nitrür (GaN) tabanlı yüksek elektron hareketlilikli transistör (HEMT) teknolojisi, yüksek güç yoğunlukları, mm-dalga frekanslarına kadar çalışabilme kabiliyetleri ve üstün malzeme özellikleriyle, önemli bir potansiyel barındırmaktadır. Bu çalışmada, Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi'nde (NANOTAM) geliştirilen 0.25 μm Silisyum Karbür (SiC) tabanlı GaN mikrofabrikasyon prosesi, ve bu proses ile üretilen aygıtların karakterizasyon adımları gösterilmiştir. X-bant uygulamalarına yönelik transistör başarımının iyileştirilmesi için gerçekleştirilen deneysel transistör serimi ve kapı geometrisi tarama çalışmaları sunulmuştur. Pasif devre elemanlarının elektro-manyetik benzetim tabanlı model kütüphanesi oluşturulması anlatılmıştır. Son olarak, X-bant için tasarlanan monolitik mikrodalga entegre devre güç yükselteci tasarımı ve adımları, ayrıntılı biçimde açıklanmıştır. Üretilen yükselteç devrelerinin benzetim ve ölçüm sonuçları paylaşılarak yorumlanmıştır. Yonga boyutları 4.3 mm x 2.3 mm'nin altında olan devreler, ölçümlerde 8.5 GHz - 11.5 GHz frekans aralığı boyunca 24 dB üzerinde küçük işaret kazancı vermektedir. 13.5 Watt (41.3 dBm) üzerindeki çıkış güçleri ve %31 ile %38 arası güç ekli verimlilik değerleri, oda sıcaklığında gerçekleştirilen darbeli mod ölçümlerinde 6 dB kazanç kısılması altında, 8.5 GHz - 11 GHz bandı boyunca elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
RF power amplifiers are crucial components of modern radar and communication systems. However, their design poses some challenges due to device limitations in high power and high frequency regime, as well as inherent difficulties of designing for nonlinear large-signal device operation. Gallium Nitride (GaN) based High Electron Mobility Transistors (HEMT) are promising candidates due to their superior material qualities, high power densities and ability to operate up to mm-wave frequencies. In this thesis, 0.25 μm GaN on SiC microfabrication process of Bilkent University Nanotechnology Research Center (NANOTAM) is presented. Transistor characterization procedure is demonstrated. Ideal transistor layout for design goals is selected and the transistor gate structure is optimized for X-band performance. A model library for microstrip passive circuit elements based on electromagnetic simulations has been developed. Finally, design and measurements of an X-band microstrip Class AB two-stage Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMIC) PA, based on the same process are presented in detail. With die sizes smaller than 4.3 mm by 2.3 mm, fabricated MMICs operate at 8.5 - 11.5 GHz band with 24 dB small-signal gain. More than 13.5 W (41.3 dBm) output power (P6dB) and 31% - 38% power-added efficiency are achieved throughout the 8.5 - 11 GHz band in pulsed mode on-wafer measurements.
Benzer Tezler
- Radar uygulamalarında vivaldi anten tasarımı ve optimizasyonu
Vivaldi antenna design and optimization in radar applications
ERDEM BARLİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEBAHATTİN EKER
- İkinci harmonik şavaktan pompalamalı dağılmış parametreli karıştırıcı tasarımı
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA TUNA ORDU
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. OSMAN PALAMUSTÇUOĞULLARI
- Karmosin gıda boyasının bozunması için Ag/AgVO3@g-C3N4 nanokompozit fotokatalizörlerin geliştirilmesi
Investıgatıon of Ag/AgVO3@rGO@g-C3N4 nanocomposıtephotocatalysts for the degradatıon of carmoısıne fooddye
ESRA ÇAKAR
- GaN-on-SiC broadband driver amplifier design for C– and X–bandapplications using EM-based extrinsic parasitic extracted HEMTmodels
EM-tabanlı ekstrinsic parazitikleri çıkarılmış HEMT modeli kullanarak C– ve X–bandı uygulamaları için GaN-on-SiC geniş bant sürücü yükselteci tasarımı
ABDULLAH HANNAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- X bant uygulamaları için GaN tabanlı düşük gürültülü yükselteç tasarımı
GaN-based single stage low noise amplifier for X-band applications
GİZEM TENDÜRÜS ÇAĞLAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBaşkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT NAZLIBİLEK