Design of a GaN-based high gain X-band power amplifier
GaN tabanlı yüksek kazançlı güç yükselteç tasarımı
- Tez No: 872586
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH ATALAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Galyum nitrür, Güç yükseltici, MMIC, Mikrodalga güç yükselticiler, Gallium nitride, Power amplifier, MMIC, Microwave power amplifier
- Yıl: 2024
- 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 güç yükselteçleri uzay, hava ve radar uygulamalarının hayati bir unsuru olmaya devam etmektedir. Modern sistemler, yüksek verimliliği korurken yüksek güç ve kazanç gerektirmektedir. Ancak bu özellikleri kompakt bir tasarımla elde etmek zorlukları da beraberinde getirmektedir. Monolitik Mikrodalga Entegre Devreler (MMIC), yüksek frekanslarda çalışırken tasarımda esneklik ve gelişmiş performans sağlamaktadır. Diğer transistör teknolojileri arasında, SiC üzerinde Galyum Nitrür (GaN) tabanlı yüksek elektron hareketli transistörler (HEMT'ler), yüksek güç yoğunluğu, termal iletkenlik ve yüksek bant aralığı ile olağanüstü performans sağlamaktadır. Bu tezde, NANOTAM 250 nm SiC üzeri GaN teknolojisine dayanan üç katlı bir X-Bant MMIC güç yükselteci sunuyoruz. Tasarım için işlem parametrelerinin çıkarılması amacıyla transistörlerin karakterizasyon adımları tartışılmıştır. Güç yükselteci Keysight ADS ortamında tasarlanmıştır. Tasarım, 3 inçlik SiC üzeri GaN levha üzerinde üretilmiştir. 28 V, 100 mA/mm darbeli sinyal altında ve oda sıcaklığında 8.5-10.5 GHz frekans bandında alınan ölçümlerde, yükseltecin 40 dB küçük işaret kazancına, %40'tan yüksek PAE'ye ve ortalama 20 W çıkış gücüne ulaştığı gözlemlenmiştir. MMIC 10,26 mm2 alan kaplamaktadır ve 1,96 W/ mm2 güç yoğunluğuna sahiptir.
Özet (Çeviri)
RF power amplifiers remain a vital element of space, airborne, and radar applications. Modern systems require high power and gain while maintaining high efficiency. However, obtaining these features with a compact design brings challenges. Monolithic Microwave Integrated Circuits (MMIC) provide flexibility and enhanced performance while operating at higher frequencies. Among other transistor technologies, GaN on SiC based high electron mobility transistors (HEMTs) provide extraordinary performance with high power density, thermal conductivity, and high band gap. In this thesis, we present a three-stage X-Band MMIC power amplifier (PA) based on NANOTAM 250 nm GaN-on-SiC process technology. The characterization steps of the transistors are discussed to extract process parameters for the design. The amplifier is designed on the Keysight ADS environment. The design is realized on a 3-inch GaN-on-SiC wafer. In the 8.5–10.5 GHz frequency band, measurements show that the PA achieves a 40 dB small signal gain, PAE higher than 40%, and average 20 W output power under 28 V, 100 mA/mm pulsed biasing conditions at room temperature. The MMIC occupies 10.26 mm2 area and has 1.96 W/mm2 power density.
Benzer Tezler
- Design of an X-band GaN based microstrip MMIC power amplifier
X-bant GaN tabanlı mikroşerit MMIC güç yükselteci
ULAŞ ÖZİPEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Source-via-based layout optimization of Gan-on-SİC high-electron-mobility transistors for rf power applications
Rf güç uygulamaları için Gan-on-SİC yüksek elektron hareketlilikli transistörlerin kaynak-via tabanlı yerleşim optimizasyonu
YUNUS ERDEM ARAS
Doktora
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH ATALAR
- S-band gan based low noise mmic amplifier design and characterization
S-bant gan tabanlı düşük gürültülü yükselteç tasarımı ve karakterizasyonu
MUHİTTİN TAŞCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- 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