Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/21677
Title: GaN HEMT transistors characterization for non–linear modelling
Other Titles: Caracterização de transístores GaN HEMT para modelação não linear
Author: Gonçalves, Cristiano Ferreira
Advisor: Pedro, José Carlos Esteves Duarte
Cabral, Pedro Miguel da Silva
Keywords: Engenharia electrónica e telecomunicações
Amplificadores de potência
Transístores
Redes de telecomunicações
Defense Date: 13-Dec-2016
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: Ultimamente, as redes de telecomunicações móveis estão a exigir cada vez maiores taxas de transferência de informação. Com este aumento, embora sejam usados códigos poderosos, também aumenta a largura de banda dos sinais a transmitir, bem como a sua frequência. A maior frequência de operação, bem como a procura por sistemas mais eficientes, tem exigido progressos no que toca aos transístores utilizados nos amplificadores de potência de radio frequência (RF), uma vez que estes são componentes dominantes no rendimento de uma estação base de telecomunicações. Com esta evolução, surgem novas tecnologias de transístores, como os GaN HEMT (do inglês, Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor). Para conseguir prever e corrigir certos efeitos dispersivos que afetam estas novas tecnologias e para obter o amplificador mais eficiente para cada transístor usado, os projetistas de amplificadores necessitam cada vez mais de um modelo que reproduza fielmente o comportamento do dispositivo. Durante este trabalho foi desenvolvido um sistema capaz de efetuar medidas pulsadas e de elevada exatidão a transístores, para que estes não sejam afetados, durante as medidas, por fenómenos de sobreaquecimento ou outro tipo de fenómenos dispersivos mais complexos presentes em algumas tecnologias. Desta forma, será possível caracterizar estes transístores para um estado pré determinado não só de temperatura, mas de todos os fenómenos presentes. Ao longo do trabalho vai ser demostrado o projeto e a construção deste sistema, incluindo a parte de potência que será o principal foco do trabalho. Foi assim possível efetuar medidas pulsadas DC-IV e de parâmetros S (do inglês, Scattering) pulsados para vários pontos de polarização. Estas últimas foram conseguidas á custa da realização de um kit de calibração TRL. O interface gráfico com o sistema foi feito em Matlab, o que torna o sistema mais fácil de operar. Com as medidas resultantes pôde ser obtida uma primeira análise acerca da eficiência, ganho e potência máxima entregue pelo dispositivo. Mais tarde, com as mesmas medidas pôde ser obtido um modelo não linear completo do dispositivo, facilitando assim o projeto de amplificadores.
Lately, the wireless networks should feature higher data rates than ever. With this rise, although very powerful codification schemes are used, the bandwidth of the transmitted signals is rising, as well as the frequency. Not only caused by this rise in frequency, but also by the growing need for more efficient systems, major advances have been made in terms of Radio Frequency (RF) Transistors that are used in Power Amplifiers (PAs), which are dominant components in terms of the total efficiency of base stations (BSS). With this evolution, new technologies of transistors are being developed, such as the Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor (GaN HEMT). In order to predict and correct some dispersive effects that affect these new technologies and obtain the best possible amplifier for each different transistor, the designers are relying more than ever in the models of the devices. During this work, one system capable of performing very precise pulsed measurements on RF transistors was developed, so that they are not affected, during the measurements, by self-heating or other dispersive phenomena that are present in some technologies. Using these measurements it was possible to characterize these transistors for a pre-determined state of the temperature and all the other phenomena. In this document, the design and assembly of the complete system will be analysed, with special attention to the higher power component. It will be possible to measure pulsed Direct Current Current-Voltage (DC-IV) behaviour and pulsed Scattering (S) parameters of the device for many different bias points. These latter ones were possible due to the development of one TRL calibration kit. The interface with the system is made using a graphical interface designed in Matlab, which makes it easier to use. With the resulting measurements, as a first step analysis, the maximum efficiency, gain and maximum delivered power of the device can be estimated. Later, with the same measurements, the complete non-linear model of the device can be obtained, allowing the designers to produce state-of-art RF PAs.
Description: Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações
URI: http://hdl.handle.net/10773/21677
Appears in Collections:DETI - Dissertações de mestrado
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