Design av en effektiv og lineær 10W GaN PA med harmonisk tuning på inngang og utgang.

Abstract

Strebing etter høy effektivitet har historisk sett vært en drivkraft i effekforsterkerdesign. Mange effektforsterkere med høy effektivitet benytter kompressjon av utgangssignalet for å øke effektiviteten. Økning i effektivitet følger ofte med seg en reduksjon i lineæritet når transistoren er drevet i kompressjon.

I denne oppgaven er en lineæriseringsteknikk basert på endring av inngangsnettverksimpedansen utforsket. En 10 W GaN HEMT er benyttet for å designe en forsterker basert på den høyt effektive invers klasse forsterkeren ved 2.4 GHz. Forsterkeren oppnår høy effektivitet gjennom kompressjon, på kostnad av lineæritet. Separate inngansnettverk er tunet og konstruert for å oppnå forbedring i lineæritet ved å redusere intermodulasjonsprodukter.

Lineæriseringsteknikken oppnår forbedring i tredjeordens intermodulasjonsprodukt, på 3.4-, 4.55- og 4.5 dB for henholdsvis utgangseffekt på 32-, 35 og 38 dBm.

Varierende forbedring av lineæritet er observert gjennom frekvensbåndet 2.3-2.5 GHz, ved tilstrekkelig generert utganseffekt.

Striving for high efficiency has historically been a driving force in power amplifier design. Many high efficiency power amplifier designs employ compression of the output signal in order to achieve greater efficiency. Increasing the efficiency usually comes at the cost of poor linearity performance when the transistor is driven into compression.

In this thesis a linearization technique based on input network impedance tuning is explored. A 10 W GaN HEMT is utilized to design an amplifier based on the highly efficient inverse class F at 2.4 GHz. The amplifier achieves high efficiency through compression, at the expense of linearity. Separate input networks are tuned and constructed to enhance the linearity by attenuation of intermodulation products.

The linearization technique reaches an improvement in intermodulation products of 3.4-, 4.55- , 4.5 dB for output powers 32-, 35 and 38 dBm respectively.

Varying degrees of linearity enhancement are attained through frequencies 2.3-2.5 GHz, given sufficient output power is generated.