طراحی تقویت‌کننده پهن‌باند قدرت با استفاده از روش فرکانس حقیقی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده برق دانشگاه خواجه‌نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده برق دانشگاه خواجه‌نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

این مقاله طراحی و شبیه‌سازی یک تقویت‌کننده توان، با حداکثر سطح بهره و راندمان در پهنای باند فوق گسترده را که با استفاده از تکنیک فرکانس حقیقی انجام شده است، در بر می‌گیرد. این تقویت‌کننده از فرکانس‌های نزدیک به DC تا 4 گیگاهرتز، بهره توان بیش از 12 دسی‌بل و توان خروجی بیش از 40 دسی‌بل میلی‌وات یا 10 وات را تحویل بار می‌دهد. بازدهی توان افزوده دستگاه، بین 47 تا 82 درصد در پهنای باند کاری، تغییر می‌کند. قطعه CGH40010F GaN HEMT از شرکت Wolfspeed-Cree در این طراحی استفاده شده-است. طراحی اولیه بر اساس روش تطبیق فرکانس حقیقی با استفاده از پارامترهای پراکندگی ترانزیستور که توسط سازنده ارائه شده، انجام شده است. با استفاده از امپدانس‌های منبع و بار مناسب که برای سطح بهره‌وری و بهره بهینه حاصل شده، نمونه اولیه عناصر فشرده با استفاده از تکنیک تطبیق منفرد فرکانس حقیقی مبتنی بر امپدانس بدست می‌آید. سپس عناصر فشرده با نمونه‌های توزیع شده جایگزین می‌شوند. سرانجام، عملکرد کلی سیستم مجدداً بهینه‌سازی شده، نتایج موفقیت آمیز بدست آمده و ارائه می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design of Wideband Power Amplifier by Real Frequency Technique

نویسندگان [English]

  • Hamidreza Shafaghati 1
  • seyed arash ahmadi 2
1 Master's degree, Faculty of Electrical Engineering, Khwaja Nasiruddin Toosi University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Electrical Engineering, Khawaja Nasiruddin Toosi University, Tehran, Iran
چکیده [English]

One of the most important parts of communication systems are matching networks. If the matching networks are not broadband, no matter how good the rest of the communication system is, the system’s bandwidth is bounded by matching network. In this project, we explain the real frequency technique and use it to design and simulate a broadband matching network for use in a broadband power amplifier. The designed prototype operates from 0.1 up to 4 GHz with around 12 dB power gain and delivers approximately 40 dBm or 10 Watts of power. The power added efficiency of the device more than 47% in the wide operation bandwidth. CGH40010F GaN HEMT device of Wolfspeed-Cree Company is used in the design.

کلیدواژه‌ها [English]

  • broadband matching
  • real frequency techniques
  • microwave power amplifers
  • GaN HEMT

Smiley face

مراجع

[1]    James J. Komiak, “GaN HEMT,” IEEE Microwave Mag., pp. 97-105, April 2015.
[2]    K. Ahi, “Review of GaN-based devices for terahertz operation,” Optical Engineering, vol. 56, no. 9, 090901, 2017.
[3]    James J. Komiak, “Microwave and Millimeter Wave Power Amplifiers Technology, Applications, Benchmarks, and Future Trends,” 2015 IEEE 16th Annual Wireless and Microwave Technology Conference, 2015.
[4]    R. S. Pengelly, S. M. Wood, J. W. Milligan, S. T. Sheppard & W. L. Pribble, “A Review of GaN on SiC High Electron-Mobility Power Transistors and MMICs,” in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 60, no. 6, pp. 1764-1783, June 2012.
[5]    F. Yamaki,  “Ruggedness and Reliability of GaN HEMT,” IEEE EuMIC Digest, pp. 328-331, Manchester, UK, October 2011.
[6]    Kazutaka Inoue, “Development of Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor for Cellular Base Stations,” SEI technical review, No. 71, pp. 88-93, October 2010.
[7]    H. J. Carlin, “A new approach to gain-bandwidth problems,” IEEE Trans. Circuits Syst., vol. 23, pp. 170-175, April 1977.
[8]    B. S. Yarman, “Real frequency broadband matching using linear programming,” RCA Review, vol. 43, pp. 626-654, Dec 1982.
[9]    B. S. Yarman, “Broadband Matching a Complex Generator to a Complex Load,” PhD thesis, Cornell University, 1982.
[10]  H. J. Carlin & B. S. Yarman, “The double matching problem: Analytic and real frequency solutions,” IEEE Trans. Circuits Syst., vol. 30, pp. 15-28, Jan 1983.
[11]  H. J. Carlin & P. P. Civalleri, “On flat gain with frequency-dependent terminations,” IEEE Trans. Circuits Syst., vol. 32, pp. 827-839, Aug. 1985.
[12]  B. S. Yarman, “A simplified real frequency technique for broadband matching complex generator to complex loads,” RCA Review, vol. 43, pp. 529-541, Sept. 1982.
[13]  B. S. Yarman & H. J. Carlin, “A simplified real frequency technique applied to broadband multi-stage microwave amplifiers,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 30, pp. 2216-2222, Dec. 1982.
[14]  B. S. Yarman, “Design of ultra wideband antenna matching networks: via simplified real frequency technique,” Springer Science & Business Media, 2008.
[15]  A. Grebenikov, N. Kumar, B.S. Yarman, “Broadband Microwave and RF Amplifiers,” CRC Press (Taylor & Francis Group), USA, Novomber 2015.
[16]  B. S. Yarman, & A. Kilinc, “High Precision LC Ladder Synthesis Part II: Immittance Synthesis with transmission zeros at DC and infinity,” IEEE Trans. CAS Part I, Vol. 60, No. 10, pp. 2719-2729, Oct 2013.
[17]  S. Kilinc, & B.S. Yarman, “Design of an ultra-wideband GaN power amplifier via real frequency technique,” In 2018 18th Mediterranean Microwave Symposium (MMS), pp. 179-182. IEEE, 2018.
[18]  http://www.wolfspeed.com/downloads/dl/file/id/317/product/117/cgh4010.pdf
[19]H. J. Carlin & J. J. Komiak, “A new method of broadband equalization applied to microwave amplifiers,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 27, pp. 93-99, Feb 1979.
[20]  H. J. Carlin and P. Amstutz, “On optimum broadband matching,” IEEE Trans. Circuits Syst., vol. 28, pp. 401-405, May 1981.
[21]  D. M. Pozar, “Microwave Engineering,” 4th Edition, John Wiley & Sons Inc., Hoboken., New York, 2011.
رادار
دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 26
شماره پیاپی26، فصلنامه پاییز و زمستان
آذر 1401
صفحه 25-32

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 17 اردیبهشت 1400
  • تاریخ بازنگری: 09 مرداد 1400
  • تاریخ پذیرش: 09 مهر 1401
  • تاریخ انتشار: 01 آذر 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار