Design and development of GaN amplifiers for transceiver applications
Alıcı-verici uygulamaları için GaN yükselteclerinin tasarımı ve geliştirilmesi
- Tez No: 953524
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Tez Türü: Doktora
- 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: 129
Özet
Genellikle T/R modül olarak bilinen gönderme/alma modulü, askeri, uzay ve ticari uygulamalarda kullanılan faz dizili radar sistemlerinde kritik bir rol oynar. Hibrit mikrodalga entegre devreler ve düşük sıcaklıkta birlikte pişirilen seramik teknolojileri hacimli çözümler sunmaktadır. Ancak, GaN HEMT tabanlı monolitik mikrodalga entegre devre (MMIC) teknolojisindeki gelişmeler, daha düşük maliyetli, kompakt ve yüksek verimli alternatiflerin geliştirilmesini mümkün kılmıştır. Bir mikrodalga alıcı-verici, düşük gürültülü yükselteç (LNA), yüksek güçlü yükselteç (HPA) ve tek kutuplu çift yönlü anahtardan (SPDT) oluşur. Bu tez, NANOTAM'a ait 0.15/0.25 µm AlGaN/GaN üretim süreci kullanılarak X-band MMIC alıcı-vericisi için LNA ve HPA'nın yerli tasarım ve geliştirilmesini amaçlamaktadır. LNA'larda kazanç ve gürültü katsayısı (NF) dışında sağlamlık, özellikle beka kabiliyeti, ters toparlanma süresi (RRT) ve çıkış gücünü sınırlama başlıca odak noktalarıdır. 8 -12 GHz frekans aralığında, kaskot HEMT tabanlı tek kademeli tasarım ile kaynak dejenerasyonlu HEMT'lere dayalı üç kademeli tasarımlar ele alınmıştır. Kaskot HEMT tabanlı LNA'ların yüksek dayanıklılığa sahip olduğu ancak bunun NF artışına neden olduğu gösterilmiştir. Üç kademeli tasarımda, gelen sinyalin darbe genişliğine bağlı olarak RRT incelenmiştir. Bu LNA, 42 dBm giriş gücüne dayanabilen, 1.5 dB'in altında NF ve ±1 dB kazanç dalgalanması ile 23.2 dB kazanç sağlayan en iyi NF ve beka kabiliyeti kombinasyonunu sunmaktadır. LNA'nın çıkış doygunluk gücü, sonraki devrelerle kolay entegrasyon sağlamak amacıyla geliştirilen yeni bir kapısız (un-gated) HEMT yaklaşımı kullanılarak 20 dBm ile sınırlandırılmıştır. Ayrıca, 8.5-11 GHz frekans aralığında çalışan üç kademeli bir yüksek güçlü yükseltecin tasarımı ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. İki farklı tasarım yaklaşımı açıklanmaktadır. İlk ve ara kademelerdeki HEMT boyutunun azaltılması ile güç tüketiminin düşürülmesi, güç eklentili verimliliği (PAE) artırmaktadır. 2.4 × 3.75 mm² gibi kompakt bir boyutta %43 üzerinde PAE ve 43dBm çıkış gücü elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
A transceiver, commonly known as a T/R module, is widely used in phased array radar systems for military, space, and commercial applications. Hybrid microwave integrated circuits and low-temperature co-fired ceramic technologies offer bulky solutions. However, advancements in GaN HEMT-based monolithic microwave integrated circuit (MMIC) technology have led to low-cost, compact, and efficient alternatives over the years. A microwave transceiver consists of a low noise amplifier (LNA), a high power amplifier (HPA), and a single-pole double-throw switch. The current thesis aims on indigenous design and development of LNA and HPA for an MMIC transceiver at X-band using NANOTAM's in-house 0.15/0.25 µm AlGaN/GaN fabrication process. Robustness, including survivability and reverse recovery time (RRT), and limiting output power are the primary focus of LNAs besides gain and noise figure (NF). The single-stage design based on cascode HEMT and three-stage designs based on source degenerated HEMTs are discussed in the frequency range of 8 to 12 GHz. It is shown that cascode HEMTs-based LNA have high survivability but at the cost of increased NF. In a three-stage design, RRT is studied as a function of the pulse width of the incoming signal. This LNA has the best combination of NF and survivability, surviving 42 dBm input power with sub-1.5 dB NF and having 23.2 dB gain with ±1 dB gain ripple. The output saturated power of the LNA is limited to 20 dBm using a novel un-gated HEMTs approach for easy integration with subsequent circuitry. Moreover, the design of a three-stage high power amplifier operating in the 8.5 to 11 GHz is discussed in detail. Two design approaches are described, and it is shown that reducing the power dissipation by reducing HEMT peripheries in the first and intermediate stages improves power added efficiency (PAE). The achieved PAE is higher than 43 % with more than 43 dBm output power in a compact size of 2.4 × 3.75 mm².
Benzer Tezler
- Design and development of X-band GaN-based low-noise amplifiers
X-bant GaN tabanlı düşük gürültülü yükselteç tasarımı ve geliştirilmesi
SALAHUDDIN ZAFAR
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Ordu ekolojik koşullarında bazı kuru fasulye (Phaseolus vulgaris L.) çeşit ve genotiplerinin verim, verim öğeleri ile tohum ve teknolojik özelliklerinin belirlenmesi
Determination of yield and components with seed and technological characteristics of some dry beans (Phaseolus vulgaris L.) varieties and genotypes on in ecological conditions of Ordu
YAŞAR ÖZBEKMEZ
- Dokulu ve dokusuz yüzeylerde baskı sistemlerini devreye sokarak yeni teknolojilerle üretilen kumaşların test ve sonuçları
The tests and results of the fabrics that are put in production by printing process through new technologies on wowen and non-wowen surfaces
MÜGE YÜKSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiHaliç ÜniversitesiTekstil ve Moda Tasarımı Ana Sanat Dalı
YRD. DOÇ. H. ALTAN ORAN
- Orta doğu'da yeni stratejik çevreleme girişimlerinin Türk dış politikasına etkisi: Suriye örneği
The effects of strategic containment attempts in the middle east on turkish foreign policy: The example of Syria
OĞUZHAN ERGÜN
Doktora
Türkçe
2013
Kamu YönetimiDokuz Eylül ÜniversitesiKamu Yönetimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET NAZMİ ÜSTE
- Resimlendirmelerin fen derslerinde okuma anlamaya etkisi
Başlık çevirisi yok
BERRAK KOCAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Eğitim ve ÖğretimUşak Üniversitesiİlköğretim Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. METİN DEMİR