PROF. DR. ŞİMŞEK DEMİR

Innovative approaches in Doherty amplifier design for higher efficiency and wider frequency bandwidth Verim arttırımı ve frekans bandı genişletimi için Doherty yükselteci tasarımında yenilikçi yaklaşımlar

Bu çalışmanın ilk aşamasında, besleme uyumlu Doherty güç yükselteci (BU-DGY) ve asimetrik Doherty güç yükselteci (ADGY)’nin yüksek güç seviyelerindeki verimlilik değeri göz önüne alınarak, tasarım iyileştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Özgün yöntemler kullanılarak BU-DGY’nin verimlilik analizi yapılmıştır. Değişik besleme formları ile ulaşılabilecek verim karakteristikleri incelenmiştir. Tam yük performansına sahip bir ADGY’de kullanılabilecek tepeleyici güç yükselteci (TGY)’nin sahip olması gereken tranzistör büyüklüğü ve tepe iletim açısı irdelenmiştir. TGY’nin sahip olması gereken transistor büyüklüğü ve tepe geçirim açısı değişik yük modülasyon aralıkları için hesaplanmıştır. Gerçekleştirilen benzetim ve deneysel ölçüm sonuçlarına dayanılarak, BU-DGY ve ADGY yapılarının göreceli olarak sahip olduğu avantaj ve dezavantajlar ortaya konulmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında ise, gündemde olan çalışma bant genişliğinin arttırılması üzerine çalışmalar yürütülmüştür. Geleneksel DGY’nin temel bant genişliği problemini çözen özgün bir birleştirici yapısı önerilmiştir. Bu birleştirici yapısı temel alınarak yeni bir DGY yapısı geliştirilmiştir. Tasarlanan DGY yapısı üzerinde yapılan deneysel testler, önerilen DGY yapısının literatürde var olan geleneksel DGY yapılarına oranla yaklaşık bir buçuk kat daha geniş çalışma bandına sahip olduğunu ortaya koymuştur.

Improving the efficiency of microwave power amplifiers without linearity degradation using load and bias tuning in a new configuration Mikrodalga güç yükselteçler için yeni bir konfigürasyonda yük ve besleme ayarı ile doğrusallığı düşürmeden verimlilik artırılması

Kablosuz uygulamalarda kullanılan gelişmiş dijital modülasyon teknikleri, doğrusal yükseltme gerektiren, tepe gücü ortalama gücüne göre yüksek olan mödüle olmuş RF sinyallerine neden olur. Öte yandan, özellikle elle taşınır radyo ünitelerinde, daha hafif ve küçük piller ile daha uzun konuşma süresi talebi, güç yükselteç tasarımında daha verimli yöntemlerin kullanılmasını gerektirir. Ancak, yüksek doğrusallık ve yüksek verimlilik isterlerinin birbiri ile çelişmesi, yenilikçi güç yükselteç ve doğrusallaştırıcı tasarım tekniklerini gerektirmektedir. Sırası ile Dinamik Yük Modülasyonu (DYM) ve Dinamik Besleme Modülasyonu (DBM) olarak bilinen, transistörün yük empedansının veya bias noktasının gelen RF sinyalinin değişken zarfına göre değiştirilmesi, güç yükselteci tasarımında verimliliği artırmak amacı ile uygulanan iki ayrı yöntemdir. Bu tezde, paralel bağlanmış iki transistörden oluşan yükselteç yapısında, hem değişken bias (DBM) hem de ayarlanabilir yük (DYM) kavramları uygulanmıştır. Her bir transistörün yük ve bias noktalarının dikkatlice seçilmesi için yeni bir bilgisayar destekli tasarım yöntembilimi önerilmiştir. Load-pull analizine dayanmakta olan bu yöntem, IMD sweet spotlarının oluşumuna yol açan bias aralıklarını elde etmek amacıyla, aktif cihazların gate bias gerilimlerinin ve yükselteçin giriş gücünün üzerine tarama yapmaktadır. Ardından load line teorisini ve bias anahtarlamayı aynı anda kullanarak, yüksek sürüşlerde 1 dB çıkış bastırma noktasını yüksek seviyelere taşıyarak düşük sürüş seviyelerinde verimliliği artırmak amacı ile yükselteç tasarlanmıştır. Yükseltecin giriş ve çıkışına, konfigürasyonda olan varaktör kümeleri kullanılarak, ayarlanabilir empedans uyumlama ağları yerleştirilmiştir. Yükselteçte bulunan her iki transistör için mümkün olan en düşük bias seviyesi seçilerek ve güç eklenmiş verimlilik (PAE) uyumu sağlamak amacı ile çıkış empedans uyumlama ağında ayarlama yapılarak yükselteç birinci durumda çalışmaya başlatılır. Daha yüksek çıkış güçlere yaklaşıldıkça, yükselteç çıkış gücünün 1 dB aralıklar ile artmasına karşılık gelen ardışık çalışma durumları arasında geçiş yapar. Böylece yükselteç yapısından maximum çıkış P1dB elde edilir. Yükselteçin operasyonel durumları, PAE ve kazanç grafiklerinde belirtilen durumlar arasındaki geçişte küçük sıçramalar sağlayan load-pull analizinden elde edilmiş birçok olası durum arasından seçilmektedir. Önerilen tasarım yöntembilimini doğrulamak için 2.4 GHz’de çalışan orta-güç seviyeli bir yükselteç tasarlanıp, üretilmiş ve testleri yapılmıştır. Böylece güç yükselteç uygulamalarında önerilen yapının ve tasarım tekniğinin yapılabilirliği gösterilmiştir.

Assessment of shielding effectiveness by using electromagnetic topology method Ekranlama etkinliğinin elektromanyetik topoloji yöntemi kullanılarak belirlenmesi

Bu tezde, duvarlarında açıklıklar bulunan dikdörtgensel bir ekranlama kutusunun ekranlama etkinliğini Baum-Liu-Tesche (BLT) denklemine dayalı elektromanyetik topoloji yöntemi ile belirlenmesi sunulmuştur. Sunulan yöntem, değişik kutu ve açıklık boyutlarına sahip farklı dikdörtgensel ekranlama kutularına uygulanmıştır. Ayrıca bir HP marka bilgisayar kasası dikdörtgensel bir ekranlama kutusu olarak ve CD sürücüsü yuvası açıklık olarak ele alınarak incelenmiştir. Sunulan yöntem kullanılarak farklı frekanslarda elde edilen, açıklıklardan kutu içerisine nüfuz eden elektromanyetik alan sonuçları, CST MICROWAVE STUDIO® yazılımı kullanılarak elde edilen simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmıştır.