Design of a High Efficiency Poweramplifier by Using Doherty Configuration

Tez No İndirme Tez Künye Durumu 277004
Design of a high efficiency power amplifier by using Doherty configuration / Doherty konfigürasyonunu kullanarak yüksek verimli yükselteç tasarımı
Yazar:KAZIM PEKER
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH ATALAR
Yer Bilgisi: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Konu:Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Onaylandı
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
108 s. Yükselteçler maksimum güç seviyesinde kullanıldıkları zaman en yüksek verimliliği gösterirler. Bu nedenle yükselteçler genellikle kazancın 1 dB azaldığı noktada (P1dB noktası) kullanılır. Fakat P1dB noktasında yükselteçler, doğrusal olmayan şekilde çalışırlar. Yükselteçlerin doğrusal özelliğe sahip olması için, elde edilebilen en fazla çıkış gücünün aşağısında bir çıkış gücü elde edilecek şekilde kullanılması gerekmektedir. Bu durumda ise yükselteçlerin verimliliğinde ciddi bir azalma yaşanır.Diğer taraftan, yaygın olarak kullanılan dijital modülasyon tekniklerinde üretilen sinyallerin maksimum güç - ortalama güç oranları oldukça fazladır. Bunun yanında, modern sistemlerde spektrumu daha az kullanmak ve tespit edilmeyi engellemek için, güç otomatik olarak azaltılır. Bu koşullar yeni tasarlanan yükselteçlerin, P1dB noktasından bu noktanın birkaç dB düşük çıkış gücü olan bölgesine kadar yüksek doğrusallıkla birlikte yüksek verimliliğe de sahip olmasını zorunlu hale getirmiştir.Doherty Yükselteci, AB ve C sınıflarındaki yükselteçleri parelel olacak şekilde kullanmaktadır. Böylece, özellikle back-off bölgelerinde, güç yükselteci sisteminin verimliliği artar. Parelel konfigürasyonunun kullanımı sayesinde P1dB noktası da artar ve doğrusallık artar. Tezde, Doherty Yükselteci yapısının teorisi açıklanmış, 4.75GHz'de çalışan Doherty Yükselteci tasarlanmış ve simülasyonu yapılmıştır. Bununla birlikte, dengelenmiş yükselteç tasarımı da yapılmış ve bu iki yükseltecin sonuçları karşılaştırılmıştır. Dengelenmiş yükseltecin ve Doherty yükseltecin P1dB noktaları birbirine oldukça yakındır. 6dB'lik back-off noktasında verimlilikte ciddi bir artış sağlanmış ve P1dB noktasında da az miktarda artış sağlanmıştır. Ayrıca 2GHz'de çaılşan bir Doherty Yükselteci de üretilerek karakteristikleri incelenmiştir. Bu yükseltecin sonuçları ayrı olarak üretilmiş olan tekil yükselteç ile karşılaştırılmış, P1dB noktasında ve verimlilikte artış olduğu gözlemlemlenmiştir. Power amplifiers (PAs) have their highest efficiency when they are used at full power (0dB back-off). For this reason, most PAs are used at 1dB compression point (P1dB), but this point is highly nonlinear. For high linearity, PAs should be used at some back-off value (below the point of 1dB compression point). In this case the efficiency of PAs decreases drastically.Another issue is that widely used digital modulation techniques produce signals which has a large peak-to-average power ratio (PAPR). In modern systems the power is reduced automatically to use spectrum efficiently and to prevent interference and detection. These conditions force new PA designs to have both high linearity and high efficiency from P1dB point down to a few dB back-off region.Doherty Amplifier technique uses Class-AB and Class-C amplifiers in parallel, and an increase in the efficieny especially at back-off regions occurs. By the use of parallel configuration P1dB point is improved. In the thesis, the theory of Doherty Configuration is explained, a Doherty Amplifier working at 4.75GHz is designed and simulated. A balanced amplifier is also designed and the results of both amplifiers are compared. The P1dB points of balanced amplifier and Doherty Amplifier are nearly same. In the Doherty case, a significant increase in efficiency is obtained at 6-dB back-off point and a little increase in efficiency is obtained at P1dB point. A Doherty Amplifier at 2GHz is implemented and its efficiency and linearity is compared with the implemented single amplifier. Significant increases are achieved both at P1dB point and at the efficiency.

Design of a High Efficiency Poweramplifier by Using Doherty Configuration

Source: https://tezarsivi.com/design-of-a-high-efficiency-power-amplifier-by-using-doherty-configuration