Broadband high efficiency rf power amplifier designbased on modified class-j approach with applicationsusing GaN hemt technology
Alternatif j-sınıfı yaklaşımı ile GaN teknolojisi temelligeniş bant yüksek verimli güç yükselteci uygulamaları
- Tez No: 695638
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞİMŞEK DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektromanyetik Alanlar ve Mikrodalga Tekn. Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Radyo frekans güç yükselteçleri gönderme ve alma zincirinin vazgeçilmez elemanlarındandır. Özellikle radar, sinyal karıştırıcı ve uzun menzil haberleşme sinyali iletimi yüksek çıkış gücü gerektiren uygulamalardır. Yüksek RF güç çıkışı isterleri beraberinde daha fazla DC güç tüketimine neden olmaktadır. RF güce dönüşmeyen enerji güç yükselteci etrafında ısıya dönüşerek kritik sıcaklık artışlarına neden olmaktadır. Bu sebeple güç yükseltecinin verim parametresi önem arz etmektedir. Isınma problemi birçok sistemde aktif soğutma yöntemleriyle aşılmktadır. Aktif soğutma yöntemleri sistem tasarımında ayrık güç besleme üniteleri kullanılmasını gerektirebilir. Bunun yanında ek tasarım işçiliği bedelleriyle toplam sistem maliyetini artırmaktadır. Endüstriyel ve akademik çevreler, bu etkenleri göz önüne alarak, verimli yükselteç toplolojileri üzerine yoğunlaşmaktadırlar. Bu tez çalışmasında literatürde mevcut, bant genişliğini artırmayı amaçlayan alternatif-J sınıfı tasarım yöntemleri incelenmiştir. Bu fikirlerden yola çıkarak türev bir yaklaşım olan“düzgelenmiş dirençsel-tepkin J sınıfı”alternatifi önerilmiştir. Detaylı parametre analizleri sunulmuştur. Teorik bağıntılarla ilintili olarak geliştirilen tasarım prosedürü ultra geniş bantlı bir GaN güç yükselteç ile gösterilmiştir. Prototip yükselteç 400-3200 MHz bant aralığında, doygun gücü en az 10W olacak şekilde tasarlanıp üretilmiştir. Verimlilik 53% - 69.8% arasında elde edilmiştir. Ortalama verim 62.45% olarak hesaplanmıştır. Ölçüm sonuçları ve teorik beklentiler karşılaştırılmıştır. Sistematik şekilde yapılan harmonik empedans uyumlamalarının bant genişliğini artırırken verimi de makul seviyelerde tutmaya olanak sağladığı gösterilmiştir. Kazanç, verim, boyut, bant genişliği, çıkış gücü gibi kriterler çerçevesinde literatürde var olan benzer örneklerle kıyaslama yapıldığında üstün veya denk performans özellikleri gözlenmiştir. Bu kıyaslamalar sonucunda pratik RF uygulamalarına uyumlu bir tasarım çıktısı elde edildiği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
RF power amplifiers have been the essential elements of any transmit/receive block. Especially in the transmit chain, some applications require high RF power, such as radar, jammer, telecommunication signals targeting a wide range of coverage. High power requirements in RF broadcast mean high supply power to feed RF PA. The efficiency parameter of a high-power transmission system becomes an issue due to heating problems and performance degradation depending on rising temperatures. The heating problem is commonly solved using active cooling plants. Cooling plants add extra cost demanding discrete power supplies and considerable amount of design labor. With these problems at hand, industrial and academic environments have turned to look for more efficient amplifier topologies. In this thesis, modified class-J schemes proposed to enhance operating bandwidth are studied. A modification called“normalized resistive-reactive class-J”(NRRCJ) approach is proposed. Detailed parametric analysis is presented. The effects of parameters in governing equations are discussed. A related engineering design procedure is demonstrated with an ultra-broadband GaN PA. Prototype PA operating at 400-3200 MHz capable of at least 10 W saturated output power is fabricated. Measured efficiency values of %53-%69.8 are obtained at saturated output power. The average efficiency is calculated as %62.45. The measurement results, theoretical aspects, and expectations are compared. It is shown that the resistive termination of harmonics in a systematic way makes it possible to achieve a broadband and relatively high efficiency performance, simultaneously. The final prototype achieves remarkable compatibility with a practical RF system, compared with similar examples in the literature, in terms of size, gain, efficiency, output power and operating frequency band.
Benzer Tezler
- Modeling of GaN power transistor package for design of broadband high-power amplifier
Geniş bantlı güç yükselteç tasarımı için yüksek güçlü GaN transistör paketinin modellenmesi
ÖZLEM BAŞTÜZEL ÇAKMAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CEMAL DURGUN
- Medium power-wideband envelope tracking RF power amplifier design
Orta güçlü-genişbant zarf takip metodu radyo frekans güç yükselteci dizaynı
EMRE ŞİRİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiEkonomi Finans Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİMŞEK DEMİR
YRD. DOÇ. DR. AHMET HAYRETTİN YÜZER
- Kablosuz haberleşme uygulamaları için j sınıfı güç kuvvetlendiricisi tasarımı
Design of j class power amplifier for wireless communication applications
ENGİN ÇAĞDAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN YAZGI
DOÇ. DR. OĞUZHAN KIZILBEY
- Bir geniş bantlı mikrodalga güç yükseltecinin doğrusal olmayan eleman modeli kullanılarak tasarlanması
Design of a wideband microwave power amplifier using non-linear device model
SEDAT KILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM AKDUMAN
PROF. DR. BEKİR SIDDIK BİNBOĞA YARMAN
- 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