Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/33534
Title: Video-bandwidth impact and compensation in wideband high-efficiency power amplifiers
Other Titles: Impacto e compensação da largura de banda vídeo em amplificadores de potência de elevado rendimento
Author: Barros, Diogo Rafael Bento
Advisor: Cabral, Pedro Miguel da Silva
Pedro, José Carlos Esteves Duarte
Keywords: Keywords Amplifier modelling
Baseband impedance
Concurrent multi-band
Energy e ciency
Video bandwidth
Nonlinear distortion
Power amplifier
Radiofrequency
Wideband
Defense Date: 19-Nov-2021
Abstract: The aim of this work is to determine, quantify and model the performance degradation of wideband power amplifiers when subject to concurrent multiband excitation, with a particular focus on the average efficiency variation. The origins of this degradation are traced to two main transistor properties: the output baseband current generation by the nonlinear transconductance, and the input baseband current generation by the nonlinear gate-source capacitance variation. Each mechanism is analised separately, first by providing a qualitative and intuitive explanation of the processes that lead to the observed efficiency degradation, and then by deriving models that allow the prediction of the average efficiency dependence with the input signal bandwidth. The resulting knowledge was used to improve matching network design, in order to optimize baseband impedance terminations and prevent the efficiency degradation. The derived models were experimentally validated with several PA prototypes implemented with Gallium Nitride HEMT devices, using both conventional and optimized baseband impedance matching networks, achieving over 400MHz instantaneous bandwidth with uncompromised efficiency. The consolidation of the wideband degradation mechanisms described in this work are an important step for modelling and design of wideband, high-efficiency power amplifiers in current and future concurrent multi-band communication systems.
O objetivo deste trabalho é determinar, quantificar e modelar a degradação do desempenho de amplificadores de banda-larga quando submetidos a excitação multi-banda concorrente, com particular ênfase na variação do rendimento energético. As origens desta degradação são devidas a duas das principais propriedades do transístor: a geração de corrente em banda-base na saída pela variação não-linear da transcondutância, e a geração de corrente de banda-base na entrada pela variação não-linear da capacidade interna porta-fonte. Cada um destes mecanismos é analisado isoladamente, primeiro por uma explicação qualitativa e intuitiva dos processos que levam à degradação de eficiência observada e, em seguida, através da derivação de modelos que permitem a previsão da degradação do rendimento médio em função da largura de banda do sinal de entrada. O conhecimento resultante foi utilizado para melhorar o desenvolvimento de malhas de adaptação, por forma a otimizar as terminações de impedância em banda-base e prevenir a degradação do rendimento. Os modelos desenvolvidos foram validados experimentalmente em vários amplificadores de potência implementados com transístores de tecnologia GaN HEMT, utilizando malhas de adaptação convencionais e otimizadas, onde se obteve 400MHz de largura de banda instantânea sem degradação do rendimento. A consolidação dos mecanismos de degradação descritos neste trabalho são um importante passo para a modelação e projeto de amplificadores de elevado rendimento e largura-debanda para os sistemas de comunicação multi-banda concorrente convencionais e do futuro.
URI: http://hdl.handle.net/10773/33534
Appears in Collections:UA - Teses de doutoramento
DETI - Teses de doutoramento

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Documento_Diogo_Barros.pdf21.29 MBAdobe PDFView/Open


FacebookTwitterLinkedIn
Formato BibTex MendeleyEndnote Degois 

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.