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
- Tez No: 944248
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Galyum Nitrür (GaN) yüksek elektron hareketlilik transistör (HEMT) teknolojisi, devrede daha büyük voltaj ve akımların kullanılmasına izin veren geniş bant aralığı özellikleri nedeniyle yüksek güç uygulamalarıyla bilinir. Bu, tasarımın diğer teknolojilerle kar¸ sıla¸stırıldığında aynı kapı çevresi için daha yüksek bir RF güç çıkışı sağlar. C- ve X- bantlarında çalışan geniş bant sürücü amplifikatörleri (DA'lar) genellikle uydu iletişimleri, faz dizili radar sistemleri ve sinyal jeneratörleri için kullanılır. Bu tür kesirli bant genişlikleri için hem küçük sinyal hem de büyük sinyal koşulunda iyi performans sunan bir amplifikatör tasarlamak günümüzde hala bir zorluktur. Bu tezde, 5-12 GHz'de çalışan GaN-on-SiC tabanlı geniş bant DA monolitik mikrodalga entegre devresi (MMIC) sunuyoruz. Tasarlanan 3 aşamalı MMIC, ± 1,4 dB kazanç dalgalanması ile 29,7 dB'lik tipik küçük sinyal kazancı sergilerken, giriş ve çıkış yansıma kayıpları sırasıyla 10,5 dB ve 8,5 dB'den daha iyidir. Ortalama saturasyon çıkış gücü 2,65 W iken ortalama güç yoğunluğu 3,31 W/mm'dir. DA çip alanı 2.7 x 3.2 mm². EM tabanlı soğuk FET tekniği, tipik bir 6×100 µm HEMT'e ait dışsal parazitik parametrelerini (DPP) çıkarmak için kullanıldı. Çeşitli HEMT yapıları, HEMT modeli için kullanılan DPP'lerin ölçeklenebilirlik kurallarını elde etmek için ayrı ayrı EM simüle edildi. DA tasarımı, proses tasarım kiti (PDK) HEMT modelleri kullanılarak doğrulanır ve iki simülasyon seti ölçüm sonuçlarıyla karşılaştırıldı.
Özet (Çeviri)
Gallium Nitride (GaN) high electron mobility transistor (HEMT) technology is known for its high-power applications due to its wide band-gap and high electron mobility characteristics, which allow the use of larger voltages and currents in the circuit. This enables the design to output a higher RF power for the same gate periphery when compared to other technologies. Broadband driver amplifiers (DAs) operating in the C– and X–bands are commonly used for satellite communications, phased-array radar systems, and, signal generators. Designing an amplifier that achieves both, good small-signal and large-signal performance for such fractional bandwidths remains a challenge today. In this thesis, we present a GaN-on-SiC based broadband DA monolithic microwave integrated circuit (MMIC) operating at 5-12 GHz. The 3-stage MMIC exhibits a typical small signal gain of 29.7 dB with a ± 1.4 dB gain ripple and input and output reflection losses better than 10.5 dB and 8.5 dB, respectively. The average saturated output power is 2.65 W, with an average power density of 3.31 W/mm. The DA occupies a chip area of 2.7 x 3.2 mm². EM-based cold-FET technique is used to extract the extrinsic parasitic parameters (EPPs) for a typical 6×100 µm HEMT. Various HEMT structures are EM simulated discretely to obtain the scalability rules of the EPPs used for the HEMT model. The DA design is verified using the Process Design Kit (PDK) HEMT models, and the two sets of simulations are compared with the measurement results.
Benzer Tezler
- LTE için geniş bantlı ve yüksek verimlilikli doherty güç yükselteç tasarımı
Başlık çevirisi yok
KAAN KOCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDEF KENT PINAR
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN ŞERİF SAVCI
- 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
- High-power and low-loss SPDT switch design using gate-optimized GaN on SiC hemts for s-band 5g T/R modules
S-bant 5g T/R modülleri için yüksek güçlü ve düşük kayıplı SPDT anahtarının SiC üzerine GaN kullanarak tasarımı
VOLKAN ERTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- X-band cpw high power amplifier design by GaN based MMIC technology
GaN tabanlı MMIC teknolojisi kullanılarak x-bantta yüksek güçlü yükselteç tasarımı
BURAK ALPTUĞ YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- S-band gan high power amplifier design and implementation
S-bant galyum nitrür yüksek güçlü yükselteç tasarımı ve uygulaması
MUHAMMET KAVUŞTU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY