2.4 ve 5 GHz frekansları için RF yükselteç tasarımında empedans uyumlamanın kararlılık ve bant genişliğine etkisinin incelenmesi

Düşük frekanslarda çalışan analog devreler admitans, empedans, gerilim ve akım gibi ölçülebilir büyüklükler ile ifade edilebilirken, RF/mikrodalga frekanslarda çalışan devreleri doğrudan bu değişkenlerle ölçmek mümkün değildir. Daha kolay ölçülebilen ve güç akışıyla ilgili olan gerilim yansıma ve iletim katsayıları gibi değişkenleri kullanmak daha elverişlidir. Bu çalışmada RF/mikrodalga için 2,4 ve 5 GHz merkez frekansı temel alınarak küçük sinyaller için A sınıfı bir yükselteç tasarlanmış ve simülasyonda incelenmiştir. Bunun için kolay erişilebilir olan ve AWR Design Environment yazılımında gerekli verileri bütünleşik halde bulunan BFP540 transistöründen yararlanılmıştır. Devrede bant genişliğinin yüksek olması için L-tipi uyumlama devreleri kullanılmıştır. Devrenin yüksek çalışma frekansından dolayı, giriş ve çıkış uyumlama devrelerinin toplu elemanlar yerine dağıtık elemanlarla tasarımı tercih edilmiştir. Saplamalar uyumlama devreleri için simetrik ve asimetrik, açık ve kısa-devre olarak tasarlanmışlardır. Sonra kendi aralarında bant genişliği bakımından tekrar incelenmişlerdir. Koşulsuz kararlılığı sağlamak ve bant genişliğini artırmak için negatif geribesleme ve çıkışta şönt direnç kullanma gibi kazanç düşürücü yöntemler de test edilmiştir. Uyumlama devreleri için iletim hatları ve saplamalar hesaplanırken Smith grafiğinden yararlanılmıştır. Birinci ve ikinci kesişim noktalarına ait çözümler ve tasarlanan saplama çeşitleri ile kendi aralarında kombinasyonlarının kullanımının etkileri, spektrumdaki bant genişliğine etkileri tekrar incelenmiştir. Devre sonra daha düşük collector akımı ile tasarlanmış, karşılaştırmaya dahil edilmiştir. Tasarım yapılırken üreticiden alınan saçılma (S) parametrelerinden yararlanılmış, bir hesaplama yazılımı oluşturularak yansıma katsayıları ve empedans/admitans değişkenleri hesaplatılmıştır. Bu değerler kullanılarak Smith grafiği yardımı ile iletim hatlarına eklenecek saplama konumları ve uzunlukları bulunmuş, ilgili yazılım ile yapılan simülasyon çalışmalarında bu değerler kullanılmıştır. İlgili yazılımla elde edilen tasarıma ait simülasyon sonuçları kazanç, kararlılık, gürültü figürü, bant genişliği ve uyumluluk bakımından incelenmiş ve sonuçlar arasındaki farklılıklar tartışılmıştır. Ayrıca, bu değişkenlerin hesabı, konuya yeni başlayan öğrenci ve araştırmacılara yararlı olması amacı ile bir örnek üzerinde açıklanmıştır