Optimum performanslı mikrodalga kuvvetelendirici tasarımı

Abstract

Aktif mikrodalga eleman karakterizasyonu ve geniş bandlı mikrodalga kuvvetlendiricisi tasannu, haberleşme mühendisHğinin en önemli ilgi alanlarından biri olmaya, günümüzde de devam etmektedir, özellikle, mikrodalga kuvvetlendiricisi tasarımında, sistem performansını optimize edebilmek amacı ile birçok modern nümerik yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntemlerde genellikle, bir çalışma bandı boyunca kazanç (GT) üzerinde yoğunlaşılırken, giriş uyumsuzluğu (Vi), gürültü faktörü (F), çıkış uyumsuzluğu (Vout), gibi diğer performans ölçü kriterleri hesaba alınmaz. Diğer taraftan, 'optimizasyon' prosesi, sistemin performans model parametrelerine, yüksek dereceli nonlineer bağımlı bir prosestir. Aslında, bir optimizasyon prosesinde, aktif eleman fiziksel limitleri ve/ya da F, Vi, GT ve band genişliği B performans ölçüleri ara-ilişkileri bilinmeksizin, istenilen F, Vi, GT değerleri, 'referans' değer takımı olarak verilebilir. Fakat, bu (Freq, VÎreq, GTreq) üçlüsünün uyumsuzluğu nedeni ile, optimizasyon prosesi, sık sık başarısızlıkla sonuçlanabilir. Çalışmada, bu handikapları yenmek amacıyla önce kuvvetlendiricide kullamlan aktif elemanın potansiyel performans karakteristikleri elde edilmiş ve bu karakteristikler ile hedef uzayı teşkil edilerek kuvvetlendirici optimizasyonunu gerçeldeştMlmiştir. Bir mikrodalga transistorun potansiyel performans karakteristikleri üç aşamada elde edilebilir: İlk aşamada mikrodalga transistorun işaret ve gürültü parametreleri elemanın çalışma domeninde elde edilir. Çalışma domeni, frekans (f), kutuplama parametreleri (VDS, EDS) ve konfigürasyon tipi (CT)'den ibarettir. Bu aşamada işaret ve gürültü parametreleri modellenmesinde yapay sinir ağı ve bulanık mantık sofistike soft modelleme teknikleri kullamlmıştır. ikinci aşama çalışma domeninde uyumlu performans (Freq, Vireq, GTreq) üçlüleri ile kaynak (ZSreq) ve yük (ZLreq) sonlandırma fonksiyonlarının elde edilmesidir. Son aşamada mikrodalga kuvvetiendiricisinin tasarımı için transistorun potansiyel performans karakteristikleri oluşturulur. Kuvvetlendirici optimizasyonu için ilk aşamada potansiyel performans karakteristikleri incelenerek hedef uzayı oluşturulmuştur. Optimizasyonun ikinci aşaması olarak probleme uygun çok amaçlı hata (=amaç) fonksiyonu teşkil edilir. Son aşamasında hata fonksiyonunun hedef uzayı içinde global minimumunu bulmak için algoritma teşkil edilmesidir. Bu çalışmada optimizasyon algoritması olarak genetik algoritma ve başlangıç koşullan rasgele optimize edilmiş Nelder-Mead Simpleks algoritmalan kullamlmıştır. Son olarak optimizasyon sonucu bulunan devre elemanlan ile bütün devre analiz edilmiş ve sonuçlar belli başlı iki profesyonel simülasyon paketi ile karşılaştınlmış ve makul olarak uygun olduğu gösterilmiştir.