500MHz-2GHz broadband power amplifier design by non-linear modeling methods

Abstract

This thesis presents the design methods of 500MHz-2GHz broadband RF power amplifier. First of all, RF power transistor technologies are searched and the most suitable one is chosen according to its operation of frequency band, maximum output power, efficiency and cost features. The amplifier is designed as it has two stages, and in both stages LDMOS transistor technology is used as RF power transistors. Large signal models for the LDMOS devices are used in simulation, and according to the measurement results, the circuitry in simulation is tried to model at nonlinear conditions. A broadband RF-Choke structure with a new technique is developed to obtain high DC isolation and low RF loss over the desired bandwidth. Input and output matching networks and shunt feedback topology are introduced to fulfill the bandwidth requirements. Typical values of 20dB power gain, 37dBm output power, have been achieved at the most part of the frequency band of 500MHz-2GHz.

Bu tez 500MHz-2GHz geniş bantlı RF güç yükseltecin tasarım yöntemlerini göstermektedir. İlk olarak, RF güç transistor teknolojileri araştırıldı ve içlerinden çalışma bandına, en yüksek çıkış gücüne, verimliliğine ve fiyatına göre en uygun olanı seçildi. Güç yükselteç iki aşama olacak şekilde tasarlandı ve bu iki aşamada da RF güç transistörü olarak LDMOS teknolojisi kullanıldı. Benzetimde LDMOS elemanları için yüksek sinyal modelleri kullanıldı ve ölçüm sonuçlarına göre benzetimdeki devre doğrusal olmayan durumda modellenmeye çalışıldı. İstenen bantta yüksek doğru akım yalıtımı ve düşük RF kaybı elde edebilmek için yeni bir teknik ile geniş bantlı RF yüksek frekans söndürme bobini yapısı geliştirildi. Bütün banttaki gereksinimleri sağlamak için giriş ve çıkış uyumlama devreleri ve paralel geri besleme yapısı kullanıldı. 500MHz-2GHz bandının büyük bir kısmında, tipik değerler olarak 20dB güç kazancı ve 37dBm çıkış gücü elde edildi.