RF güç yükselticiler için sayısal kontrol tabanlı gan transistörlü zarf izleyici güç kaynağı tasarımı
Design of digitally controlled envelope tracking power supply with gan transistor for rf power amplifiers
Yazar: MELİS CANSU AYDOĞMUŞ
Danışman: PROF. DR. COŞKU KASNAKOĞLU
TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Güç yükseltici = Power amplifier ; Sayısal denetim = Numerical control ; Transistör = Transistor ; Çeviriciler = Converters

Özet:
Cep telefonları, kablosuz modemler, baz istasyonları ve daha birçok alanda kullanılan kablosuz haberleşme artan talep ve gelişen teknoloji ile birlikte oldukça önem kazanmıştır. Kablosuz haberleşmenin önemli bir bloğunu RF güç yükselticiler oluşturur. RF sistemlerde en çok güç tüketen birimlerin başında güç yükselteçleri gelir. Bu nedenle güç yükselteç tasarımında verim en önemli parametrelerden biridir. Klasik güç yükselteçleri verimli değildir. Güç yükselteçlerde verimliliği arttırmak için kullanılan gerilim modülasyon tekniklerinden biri de zarf izleme yöntemidir. Bu yöntemde güç yükseltecini besleyen güç kaynağı referans aldığı sinyale göre çıkış gerilimini yükseltip alçaltarak RF sistemin ihtiyacına göre çıkış gerilimi oluşturur. Bu çalışmada güç yükselteçlerde zarf izleyen anahtarlamalı güç kaynağı tasarımı anlatılmıştır. Bu güç kaynağı 9V-12V giriş geriliminde çalışan, 750 KHz anahtarlama frekansına sahip, 5 KHz'e kadar zarf izleyebilen, 1A çıkış akımı ve 5V çıkış gerilimi sağlayabilen bir tasarımdır. Bu güç kaynağı senkron alçaltan çevirici topolojiyle tasarlanmıştır. Bu çalışmada ayrıca esnek çözümler sunan sayısal kontrolcü tasarımına, yüksek hızlarda daha verimli çalışan GaN (Gallium Nitride) transistör kullanımına ve çeşitli analizlere yer verilmiştir.
 
Anahtar Kelimeler: Alçaltan çevirici, GaN transistör, Güç yükselteç, Sayısal kontrol, Zarf izleyici

Abstract:
Wireless communication, which is used in mobile phones, modems, base stations and many other areas has gained importance with increasing demand and developing technology. RF power amplifiers are one of the most important blocks in wireless communication. Power amplifiers consume the most power in RF systems. Therefore, efficiency is one of the most important parameters in power amplifier design. Classical power amplifiers are not efficient. Envelope tracking is one of the voltage modulation techniques that is used to increase efficiency in power amplifiers. In this method, the power source feeding the power amplifier creates an output voltage according to the needs of the RF system by increasing and decreasing the output voltage. In this study, envelope tracking power supply design is explained. This supply is capable of operating with 9-12V input voltage, has 750 KHz switching frequency, follows reference signal up to 5kHz, supplies 1A output current and 5V output voltage. The power supply is a design with synchronous buck converter topology. Also this study includes digital control design providing flexible solutions, use of GaN (Gallium Nitride) transistors that work more efficiently at high speeds and various analyzes.

Keywords: Buck  converter,   Digital  control,  Envelope  tracking,   GaN  transistor, Power amplifiers