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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3913| Caracterización de transistores de potencia para el diseño de amplificadores en modo continuo utilizando un Load-Pull a baja frecuencia Characterization of power transistors to design continuous mode amplifiers using a Low-Frequency Load-Pull | |
| MARLON MOLINA CESEÑA | |
| J. Apolinar Reynoso Hernández | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Amplificadores de potencia, Load-Pull, modo de operación, clase-J reactivo-resistivo, clase-F modo continuo resistivo, modelo no-lineal Power amplifier, Load-Pull, operation mode, reactive-resistive class-J, resistive continuous mode class-F, nonlinear model. | |
| Los sistemas de comunicación actuales demandan al transmisor mayor potencia, eficiencia, linealidad y que opere en un mayor ancho de banda. El principal elemento del transmisor que está relacionado con estos parámetros es el amplificador de potencia. La teoría de amplificadores de potencia está definida en la fuente de corriente de conducción del transistor. En general, los diseñadores utilizan un modelo no-lineal para desplazar el plano de diseño desde la fuente de corriente de conducción hasta el plano extrínseco del transistor. Para ello, es necesario que el modelo prediga con precisión la fuente de corriente de conducción, elemento altamente no-lineal. Otro método utiliza un “load-pull” en el dominio del tiempo a alta frecuencia para medir las formas de onda de voltaje y corriente en el plano extrínseco y después desplazarlas al plano de la fuente de corriente de conducción mediante un modelo no-lineal. A diferencia del primer método, sólo se requiere extraer del modelo no-lineal los elementos parásitos y las fuentes de corriente de desplazamiento debido a los capacitores intrínsecos no-lineales. Estos elementos del modelo pueden considerarse independientes del estado de las trampas de electrones y de la temperatura, lo que facilita la extracción. Sin embargo, un “load-pull” en el dominio del tiempo a alta frecuencia es muy costoso y requiere técnicas de calibración muy complejas. El tercer método para medir las formas de onda es utilizar un “load-pull” a baja frecuencia. Gracias a que la frecuencia es de unos cuantos MHz, los elementos del sistema son menos costosos, la calibración se simplifica considerablemente y los efectos debido a los elementos parásitos del transistor sobre las formas de onda se consideran insignificantes. Gracias a estas ventajas, es posible corroborar experimentalmente la teoría de amplificadores de potencia sin necesitar un modelo no-lineal o aplicar técnicas de calibración avanzadas. Para cubrir las necesidades actuales de ancho de banda, recientemente se han estado investigando amplificadores de potencia que cumplan con dicha característica, entre ellos se encuentran el amplificador clase-J y el clase-F modo continuo. Debido a las ventajas que presenta el “load-pull” de baja frecuencia sobre los otros métodos, en este trabajo se desarrolló un “load-pull” en el dominio del tiempo a baja frecuencia para caracterizar transistores a base de nitruro de galio (GaN) y a base de carburo de silicio (SiC) en el plano de la fuente ... Modern communication systems demand a transceiver with more output power, to be more linear and efficient and operate in wideband applications. The main element in the transceiver that it's related to these parameters is the power amplifier. Power amplifier theory is defined at the conduction current generator plane of the transistor. In general, power amplifier designers use a nonlinear model of the transistor to shift the design plane from the conduction current generator plane to the extrinsic plane. The model must accurately predict the conduction current generator, a highly nonlinear element, and low-frequency dispersive dependent. Another method uses a time-domain high-frequency load-pull to measure the voltage and current waveforms at the extrinsic plane and then shift them to the current generator plane using a nonlinear model. In this case, the method requires extracting only the parasitic elements and the displacement current generators due to the nonlinear intrinsic capacitors. These model elements could be considered independent of the low-frequency dispersive effects, like traps and thermal effects. However, high-frequency time-domain load-pull is expensive and requires complex calibration techniques. The third method to measure the waveforms uses a low-frequency load-pull. The main advantages of measuring at low frequency are that the elements of the system are less expensive, do not require a complex calibration technique, and the effects due to the reactive parasitic elements of the transistor are negligible. The system can experimentally validate the power amplifier theory without a complete nonlinear model. Recently, operation modes like Class-J and resistive continuous Class-F have been used to cover modern communications requirements. Due to the system's advantages over the other methods, this work developed a time-domain low-frequency load-pull to characterize power transistors, especially those based on gallium nitride (GaN) and silicon carbide (SiC), at the current generator plane. This load-pull system experimentally validated the wideband power amplifier theory of the reactive-resistive Class-J and resistive continuous Class-F modes. | |
| CICESE | |
| 2023 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Molina Ceseña, M. 2023. Caracterización de transistores de potencia para el diseño de amplificadores en modo continuo utilizando un Load-Pull a baja frecuencia. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 100 pp. | |
| DISPOSITIVOS DE MICROONDAS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Electrónica y Telecomunicaciones |
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| tesis_Marlon Molina Ceseña_21 julio 2023.pdf | Versión completa de la tesis | 9 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |