طراحی و ساخت تقویت کننده 100Wحالت جامد پالسی با استفاده از ماژول های تقویت کننده CW

نویسندگان

دانشگاه تهران

چکیده

این مقاله به شرح اصول طراحی و ساخت تقویت­ کننده توان در فرکانس GHz 3/4 که متشکل از 3 ماژول w60 است و  بین دو مد پالسی و CW (به­صورت دستی یا از طریق واسط کنترلی) سوییچ می­گردد، می­پردازد. اجزای این تقویت­کننده که شامل تقسیم­کننده توان، ترکیب­ کننده توان و جداکننده است، به صورت کامل طراحی شده­اند. این تقویت­کننده در فرستنده ماهواره­های مخابراتی کاربرد دارد. برای طراحی تقویت­ کننده توان w100 از ترکیب سه ترانزیستور TIM4450-60SL شرکت توشیبا استفاده شده است. همچنین از یک ترانزیستور مشابه دیگر به عنوان پیش تقویت­کننده در ورودی ترکیب­ کننده توان استفاده شده­ است. به منظور شبیه ­سازی نیز مدار بایاس درین، گیت، ترکیب­کننده توان و تقسم­ کننده توان مایکرواستریپ، در نرم­افزار AWR شبیه­سازی شده است. طراحی ساده، فناوری بومی و سهولت ساخت از ویژگی­های اصلی این طرح می­باشد. در ورودی و خروجی تقویت­ کننده از یک جداکننده استفاده شده است. بنابراین، اگر به هر دلیلی ورودی تقویت­ کننده باز بماند و یا کابل ورودی به خوبی بسته نشده باشد به نوسان نخواهد افتاد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design and Construction of 100W Solid State Pulse Amplifier by using CW Amplifier Modules

چکیده [English]

This  article  describes  the  basics  of  designing  and  constructing  a  power  amplifier  at  4.3GHz.
This  power  amplifier  consists  of  three  60W  modules  and  switches  between  two  pulse  modes  and
CW  (manually  or  through  the  control  interface).  The  components  of  this amplifier  include  a
power  divider,  a  power  combiner  and  an  isolator  and  they  are  fully  designed.  This  amplifier  is
used  in  telecommunication  transmitter.  For  the  design  of  the  100  watt  power  amplifier,
combination  of  the  Toshiba  TIM4450-60SL  transistor  has been  used.  Also,  a  similar  transistor  is
used  as  a  pre-amplifier  in  the  power  input  of  the  combiner  connector.  In  order  to  simulate  the
bias  gate,  the  power  combiner  and  microstrip  power  divider  circuit  are  simulated  in  the  AWR
software.  A  Simple  design, native  technology  and  the  ease  of  construction  are  the  main  features
of  this  design.  An  isolator  is  used  at  the  input  and  output  of  the  amplifier.  Therefore,  if  the
amplifier  input  remains  open  for  any  reasons  or  the  input  cable  is  not  properly  closed,  the
amplifier  will  not fluctuate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Power amplifier
  • Transmitter
  • Power combiner
  • Duty Cycle

[1]Y. S. Noh and B. Y. In, “Highly integrated C-band GaN high power amplifier MMIC for phased array applications,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 25.6, pp. 406-408, 2015.##

[2] A. Banerjee, et al., “A 29.5 dBm Class-E Outphasing RF Power Amplifier With Efficiency and Output Power Enhancement Circuits in 45nm CMOS,” IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 64.8, pp. 1977-1988, 2017.##

[3] S. Kang, B. Donghyun, and H. Songcheol, “A 5-GHz WLAN RF CMOS Power Amplifier With a       Parallel-Cascoded Configuration and an Active Feedback Linearizer,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 65.9, pp.3230-3244, 2017.##

[4]A. Rezaee and M. Pajohesh, “Combination of Neural Network and Genetic Algorithm for Radio Ferequency Power Amplifier Modeling,” India. International  Journal of  Recent Scientific Research, 7(11), pp. 14303-14306, 2016.##

[5] K. Chen, and P. Dimitrios, “Design of highly efficient broadband class-E power amplifier using synthesized low-pass matching networks,” IEEE Transactions on  Microwave Theory and Techniques, vol. 59, no. 12, pp. 3162-3173, 2011.##

[6]U. Goyal, et al., “Design and development of S band 10W And 20W power amplifier,” Applied Electromagnetics Conference (AEMC), 2015 IEEE.IEEE, 2015.##

[7]Inc. Cree. CGH40006P - 6W, RF GaN HEMT Die, Rev 2.4, July 2014.##

[8]P. Saad, F. Christian, C. Haiying, Z. Herbert, and K. Andersson, “Design of a highly efficient 2–4-GHz octave bandwidth GaN-HEMT power amplifier,” In IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 58, no. 7, pp. 1677-1685, 2010.##

[9]B. Mohamadzade and A. Rezaee, “Compact and Broadband Dual Sleeve Monopole Antenna for GSM, Wimax and Wlan application,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 59, issue 6, pp. 1271-1277, ISSN 0895­2477, june 2017.(ISI,WOS)##

[10]M. Abdrahman Basem, N. A. Hesham, and M. E. Gouda, “Design of a 10W, highly linear, ultra wideband power amplifier based on GaN HEMT,” Engineering and Technology (ICET), 2012 International Conference on, IEEE, 2012.##

[11]J.-H. Chen, et al., “A broadband stacked power amplifier in 45-nm CMOS SOI technology,” IEEE Journal of Solid-State Circuits, 48.11, pp. 2775-2784, 2013.##

[12]J. Dhar, et al., “Spaceborne C-band Pulsed Solid State Power Amplifier,” Applied Electromagnetics Conference (AEMC), 2009 IEEE, 2009.##

[13]G. Garrido, M. Angeles, et al., “Critical analysis of results for a europeanGaN power amplifier after first iteration,” Microwave Integrated Circuits Conference, 2009. EuMIC 2009, European, IEEE, 2009.##

[14]S. Lavanga, et al., “High voltage breakdown pHEMTs for C-band HPA,” Microwave Integrated Circuits Conference (EuMIC), 2010 European. IEEE, 2010.##

[15]Y. S. Noh and B. Y. In, “Highly integrated C-band GaN high power amplifier MMIC for phased array applications,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 25.6, pp. 406-408, 2015.##

[16]E. Reese, et al., “Wideband power amplifier MMICs utilizing GaN on SiC,” Microwave Symposium Digest (MTT), 2010 IEEE MTT-S International, IEEE, 2010.##

[17]P. Reynaert and S. Michiel, “RF power amplifiers for mobile communications,” Springer Science & Business Media, 2006.##

[18]Y. S. Noh and B. Y. In, “Highly integrated C-band GaN high power amplifier MMIC for phased array applications,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 25.6, pp. 406-408, 2015.##

[19]J.-H. Chen, et al., “A broadband stacked power amplifier in 45-nm CMOS SOI technology,” IEEE Journal of Solid-State Circuits, 48.11, pp. 2775-2784, 2013.##

[20]Y. Okamoto, et al., “C-band single-chip GaN-FET power amplifiers with 60-W output power,” 2005 MTT-S, 2005.##

[21]J. Dhar, et al., “Spaceborne C-band pulsed solid state power amplifier,” Applied Electromagnetics Conference (AEMC), 2009.IEEE, 2009.##

[22]G. Garrido, M. Angeles, et al., “Critical analysis of results for a europeanGaN power amplifier after first iteration,” Microwave Integrated Circuits Conference, 2009. EuMIC 2009, European, IEEE, 2009.##

[23]S. Lavanga, et al., “High voltage breakdown pHEMTs for C-band HPA,” Microwave Integrated Circuits Conference (EuMIC), 2010 European, IEEE, 2010.##

[24]Y. S. Noh and B. Y. In, “Highly integrated C-band GaN high power amplifier MMIC for phased array applications,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 25.6, pp. 406-408, 2015.##