Geniş dinamik alanda yüksek güç verimi sağlayan RF güç yükselteç tasarımı

Kablosuz iletişimdeki son gelişmeler veri hızlarını artırmayı desteklemiştir. Bu amaçla, yüksek tepe-ortalama güç oranlarına (PAR) sahip karmaşık modülasyon teknikleri kullanılmaya başlanmıştır. Diğer yandan haberleşme cihazlarında kullanılan RF güç yükselteçleri yüksek PAR nedeniyle güç tüketimine sebebiyet vermekte, bu da batarya ve termal problemlere neden olabilmektedir. Bu nedenle boyut ve pil açısından verimli bir cihaz tasarlamak için güç yükseltecinin verimliliğini artırmak önemlidir. Klasik RF güç yükselteçleri, yalnızca doymuş güç seviyelerinde yüksek verim sağlamaktadır. Geri güç seviyelerinde, verimlilik önemli ölçüde azalır. Yüksek PAR'a sahip modülasyon tekniklerinde, geri güç seviyelerinde verimliliğin artırılması gerekmektedir. Bu amaçla çeşitli teknikler geliştirilmiştir. Bu tekniklerden umut verici bir teknik olan Yük Modülasyonlu Dengeli Yükselteç (LMBA: Load modulated balanced amplifier) son yıllarda gündeme gelmeye başlamıştır. LMBA tekniğinde, dengeli yükselteç topolojisine uygun tasarlanmış güç yükseltece ek olarak, dengeli yükselteçlerin çıkış yüklerini modüle etmek için sisteme üçüncü bir yükselteç dâhil edilmektedir. Bu teknik kullanılarak tepe ve düşük güç (back off power) seviyelerinde yüksek verimlilik elde edilmesi hedeflenmektedir. Bu tez kapsamında LMBA tekniği kullanılarak 1.7 GHz – 1.9 GHz frekans aralığında 47 dBm (50 W) çıkış gücüne sahip, maksimum çıkış gücünde % 60.1 - % 63.3, 6 dB düşük çıkış gücünde % 40.5 - % 46.8 akaç verimliliğine sahip güç yükselteç tasarımı yapılmış ve üretilmiştir. Tasarımı nihai hale getirilen yük modülasyonlu dengeli güç yükselteci ve bu güç yükseltecinin alt sistemleri üretilmiştir. Üretilen LMBA sistemi RFTR Elektronik A.Ş. tesislerinde kalibre edilmiş RF ölçüm cihazları ile test edilmiş ve çeşitli ölçümler yapılmıştır. Yapılan ölçümler neticesinde üretim sonuçları ile benzetim sonuçlarının birbirine çok yakın olduğu gözlenmiştir. Ayrıca, LMBA tekniği kullanıldığında hem maksimum çıkış gücünde hem de 6 dB düşük çıkış gücünde sistemin verimliliğinin arttığı gösterilmiştir. Ayrıca, LMBA tekniğiyle tasarlanan güç yükselteçlerinde minimum 50 W çıkış gücüne sahip, tüm çalışma bandı boyunca maksimum çıkış gücünde % 60 ve üzeri akaç verimliliği, 6 dB düşük çıkış gücünde ise % 40 ve üzeri akaç verimliliği sağlaması açısından literatürde yapılan benzer çalışmalara kıyasla daha iyi sonuçlar alındığı görülmektedir.