5.7ghz E-sınıfı Güç Kuvvetlendiricinin Zarf Yoketme Ve Yeniden Oluşturma Tekniğinin Uygulanımı Amacıyla Optimize Edilmesi

Abstract

Rekabetin yoğun olduğu günümüzde tasarımcılar hafif, boyutları daha küçük ve düşük güçle çalışan yüksek performanslı ürün geliştirmenin yollarını aramaktadırlar. RF alıcı uygulamalarında güç kuvvetlendiricileri en fazla güç sarfiyatının olduğu bölümdür. Kablosuz iletişim sistemlerinde güç küvvetlendiricisi verimi maliyeti direkt olarak etkilemektedir. Teorik olarak %100 verim elde edilebilen E-sınıfı güç kuvvetlendiricileri transistorların açık/kapalı durum geçişlerinde güç sarfiyatını minimize edebilmektedir. Ayrıca çıkış gerilimi kaynak gerilimi ile doğrusal değişmektedir. Bu çalışmada E sınıfı güç kuvvetlendiricilerinin tasarım metodları ele alınmıştır. 5.7 GHz de çalışan birinde toplu devre elemanları, diğerinde transmisyon hattı elemanları kullanımış E sınıfı güç kuvvetlendiricileri tasarlanmıştır. Her iki devrede de %50 güç ekli verim (GEV) ve 500mW çıkış gücü elde edilmiştir. Sinyaldeki bozulmayı azaltmak için başvurulan doğrusallaştırma yöntemi Zarf Yoketme ve Tekrar Oluşturma metodudur. E sınıfı kuvvetlendiricinin Zarf Yoketme ve Tekrar Oluşturma yöntemi kullanılarak doğrusallaştırılmasıyla IMD bileşenlerinde 7.5 dB azalmış olup seviyesi gerçek işaretin 20dB altındadır.

In today’s competitive, manufactures and product developers are seeking ways to build high performance devices that are lighter in weight, smaller in size and operating at lower power. In transceiver applications one module is responsible for a large portion of the power consumption - the power amplifier. The efficiency of the power amplifier has a direct impact on the cost of the wireless communication system. The class-E amplifier has a maximum theoretical efficiency of 100%. Class E power amplifiers have the ability to minimize power loss during on/off transitions of the transistor. Also, the output voltage varies linearly with the supply voltage. This thesis describes the design and the linearization methodology of the Class E amplifiers. Two class-E amplifiers operating at 5.7 GHz are presented. One of them is a lumped elements based circuit and the other is a transmission lines based circuit. Both circuit show good performance with 50% PAE and have 500mW output power. Envelope elimination and restoration is the linearization method chosen to achieve reduction of signal distortion. Linearization Class E PA using EER system provides an additional 7.5 dB reduction in intermodulation distortion products, achieving a minimum distortion level of 20 dB below the fundamental signals.