2.4 GHZ 5W GAN HEMT CLASS AB RF POWER AMPLIFIER DESIGN

Yıl 2015, , 143 - 157, 29.12.2015

Kaan Kula Osman Ceylan , Hasan Bülent Yağcı

https://doi.org/10.20854/befmbd.29367

Öz

In this study, a 5W class AB RF power amplifier at 2.4 GHz is presented. Sumitomo Electric’s SGNE010MK transistor was preferred for the design. Nonlinear GaN HEMT model for EDA tools was used at the design procedure which is provided by Sumitomo Electric. Taconic TSM-DS3 with 0.76mm thickness and 3DK was used as substrate. Circuit board was prepared by milling
technique. Peak efficiency of the designed amplifier is 44% at 5W under continuous wave (CW). Designed amplifier has more than %40 PAE in 50MHz bandwidth. According to results, designed amplifier has the highest efficiency and highest frequency in reported other Class AB amplifiers.

Anahtar Kelimeler

GaN HEMT, RF Power Amplifier, Class AB Amplifier

2.4 GHZ, 5W, GaN HEMT AB SINIFI GÜÇ KUVVETLENDIRICISI TASARIMI

Öz

Bu çalışmada 2.4 GHz frekansında 5W çıkış gücüne sahip AB sınıfı bir güç kuvvetlendiricisi tasarlanmış ve gerçeklenmiştir. Tasarımda Sumitomo Electric firmasının SGNE010MK GaN HEMT’i kullanılmıştır. Firma tarafından sağlanan doğrusal olmayan model ile bilgisayar destekli analiz ve tasarım yapılmıştır. Taban olarak Taconic firmasının 0.76mm kalınlığında, dielektrik katsayısı 3 olan TSM-DS3 tabanı kullanılmıştır. Tasarlanan kuvvetlendiricinin, sürekli dalga işaret ile 5W çıkış gücünde en yüksek eklenmiş verimi % 44 olarak ölçülmüştür ve 50 MHz bant genişliğinde %40 üzerinde verime sahiptir. Elde edilen sonuçlara göre, tasarlanan kuvvetlendirici aynı tranzistör ile tasarlanmış olan raporlanmış AB sınıfı güç kuvvetlendiricilerine göre daha yüksek frekansta daha yüksek verime sahiptir.

Anahtar Kelimeler

GaN HEMT, RF Güç Kuvvetlendiricisi; AB Sınıfı Kuvvetlendirici, AB Sınıfı Kuvvetlendirici

Kaynakça

• Azam, S., Jonsson, R. ve Wahab, Q., "Designing, Fabrication and Characterization of Power Amplifiers Based on 10-Watt SiC MESFET & GaN HEMT at Microwave Frequencies", 38th European Microwave Conference, 27-31 Ekim 2008, 444-447.
• Bae, H.G., Negra, R., Boumaiza, S. ve Ghannouchi, F.M., "High-efficiency GaN class-E power amplifier with compact harmonic-suppression network", European Microwave Conference, 9-12 Ekim 2007, 1093-1096.
• Colantonio, P., Giannini, F. ve Limiti, E., High Efficiency RF and Microwave Solid State Power Amplifier, John Wiley & Sons, GB, 2009.
• Grebennikov, AV., RF and Microwave Power Amplifier Design, McGraw-Hill, New York, 2014.
• Kim B., Derickson, D. ve Sun, C., "A High Power, High Efficiency Amplifier using GaN HEMT", Asia Pasific Microwave Conference, 2007, 11-14 Aralık 2007.
• Kim, J., Moon, J., Woo, Y., Hong, S., Kim, I., Kim J., ve Bumman, Kim., "Analysis of a Fully Matched Saturated Doherty Amplifier With Excellent Efficiency", IEEE Microwave Theory and Techniques, Cilt 56, No 2, 2008, 328-338.
• Moon, J.; Kim, J.; Kim, I.; Kim, J.; Kim, B., "Highly Efficient Three-Way Saturated Doherty Amplifier With Digital Feedback Predistortion," Microwave and Wireless Components Letters, IEEE, vol.18, no.8, Aug. 2008, s.539-541.
• Moore, A. ve Jimenez, J., GaN RF Technology for Dummies, Triquint Special Edition, John Wiley & Sons, Hoboken NJ, 2014.
• Sedi. (2012). SGNE010MK data sheet. http://www.sedi.co.jp/pdf/SGNE010MK_ED1-0.pdf , 5 Ekim 2014 tarihinde alınmıştır.
• Shumaker, J., “A 10-Watt Multi-Octave Power Amplifier Design Using the EGN010MK GaN Device”, Sumitomo Electric Device Innovations, USA
• Taş, D., Ceylan, O. ve Yağcı, H., “A GaN HEMT Class AB RF Power Amplifier”, 12. Mediterranean Microwave Symposium, İstanbul, Eylül 2012.