Broadband high efficiency rf power amplifier designbased on modified class-j approach with applicationsusing GaN hemt technology

Radyo frekans güç yükselteçleri gönderme ve alma zincirinin vazgeçilmez elemanlarındandır. Özellikle radar, sinyal karıştırıcı ve uzun menzil haberleşme sinyali iletimi yüksek çıkış gücü gerektiren uygulamalardır. Yüksek RF güç çıkışı isterleri beraberinde daha fazla DC güç tüketimine neden olmaktadır. RF güce dönüşmeyen enerji güç yükselteci etrafında ısıya dönüşerek kritik sıcaklık artışlarına neden olmaktadır. Bu sebeple güç yükseltecinin verim parametresi önem arz etmektedir. Isınma problemi birçok sistemde aktif soğutma yöntemleriyle aşılmktadır. Aktif soğutma yöntemleri sistem tasarımında ayrık güç besleme üniteleri kullanılmasını gerektirebilir. Bunun yanında ek tasarım işçiliği bedelleriyle toplam sistem maliyetini artırmaktadır. Endüstriyel ve akademik çevreler, bu etkenleri göz önüne alarak, verimli yükselteç toplolojileri üzerine yoğunlaşmaktadırlar. Bu tez çalışmasında literatürde mevcut, bant genişliğini artırmayı amaçlayan alternatif-J sınıfı tasarım yöntemleri incelenmiştir. Bu fikirlerden yola çıkarak türev bir yaklaşım olan "düzgelenmiş dirençsel-tepkin J sınıfı" alternatifi önerilmiştir. Detaylı parametre analizleri sunulmuştur. Teorik bağıntılarla ilintili olarak geliştirilen tasarım prosedürü ultra geniş bantlı bir GaN güç yükselteç ile gösterilmiştir. Prototip yükselteç 400-3200 MHz bant aralığında, doygun gücü en az 10W olacak şekilde tasarlanıp üretilmiştir. Verimlilik 53% - 69.8% arasında elde edilmiştir. Ortalama verim 62.45% olarak hesaplanmıştır. Ölçüm sonuçları ve teorik beklentiler karşılaştırılmıştır. Sistematik şekilde yapılan harmonik empedans uyumlamalarının bant genişliğini artırırken verimi de makul seviyelerde tutmaya olanak sağladığı gösterilmiştir. Kazanç, verim, boyut, bant genişliği, çıkış gücü gibi kriterler çerçevesinde literatürde var olan benzer örneklerle kıyaslama yapıldığında üstün veya denk performans özellikleri gözlenmiştir. Bu kıyaslamalar sonucunda pratik RF uygulamalarına uyumlu bir tasarım çıktısı elde edildiği sonucuna varılmıştır.