Denne masteroppgaven tar for seg en totrinns Dohertyforsterker på 2.4 GHz. De to delforsterkerne er identiske klasse AB effektforsterkere, og «Auxillary»-forsterkerens påslag styres av et variabelt dempeledd. I tillegg til dempeleddet og delforsterkerne består systemet av en kobler, en envelopedetektor og en effektsplitter. Alle delkretsene er designet og produsert, og simuleringer og målinger på disse hver for seg er foretatt. Sammenkoblingen av alle delkretsene til det fullstendige systemet er ikke utført på grunn av tidsmangel og uforutsette komplikasjoner. Utfyllende teori for Dohertyforsterkeren og delkretsene den består av er presentert, samt en detaljert beskrivelse av design-, produksjon- og målemetode. Dempeleddet ble valgt til å ha -konfigurasjon, og utifra måleresulatene konkluderes det med at konfiguarasjonen muligens burde vært en annen. Det samme gjelder for envelopedetektoren som skal gi dempeleddet riktig styresignal; denne er trolig for enkel til å kunne benyttes i en god Dohertyforsterker.

I denne oppgaven er det blitt studert hvilket effektivitetsforbedringspotensial det ligger i å bruke envelope tracking-teknikken på en RF-forsterker med et amplitudevarierende inngangssignal. Denne teknikken går i grove trekk ut på å dynamisk forspenne RF-transistoren i forsterkeren i variasjon med inngangssignalet slik at effektiviteten blir best mulig, samtidig som forsterkerens linearitetsegenskaper bevares. En metode for å realisere denne teknikken er blitt presentert og består hovedsaklig av tre deler. Disse tre delene er en kobler, en envelopedetektor og en driverkrets. De to sistenevnte delkretsene har i denne oppgaven blitt analysert, designet og simulert. Deretter ble delkretsene produsert og funksjonaliteten ble målt. Den fysiske envelopedetektoren opererte ikke helt på ønsket måte. For de høyeste inngangseffektene detekterte den envelopen veldig godt, men for de aller laveste klarte den ikke å detektere noe som helst. Hvor godt den klarte å følge envelopen varierte også med envelopefrekvensen. Driveren ble realisert med en komponent som den egentlig ikke var tiltenkt på grunn av noen tekniske problemer. På grunn av båndbreddebegrensning i denne nye komponenten ble driveren undersøkt på lavere frekvens en planlagt, men på denne frekvensen opererte driveren på tilfredsstillende måte.

GaAs MMIC are taking big space in the wireless communication in today’s world. The devices are to be characterized for higher frequencies. External passive waveprobes are used to characterize the devices. As the use and technology is increasing there will be more development on MMICs. It would be nice to have a passive waveprobe on the chip itself so as to minimize the losses created due to junctions.In this master’s thesis several wave probes designing techniques are described. The wave probes are designed and simulated. Wave probes are loop couplers with a sufficient directivity and very small insertion loss. The proposed wave probes or coupler are realized using TriQuint GaAS pHEMT MMIC process. Simulated data for different wave probes are compared and it is found that a loop coupler at the edge of the transmission line radiating electromagnetic is best suited. The electromagnetic radiation causes coupling or cross talk. Radiation at the discontinuities or edge is high and this advantage is used to design a coupler with a high directivity. In the design process size of the device is tried to be kept as small as possible so as to make the cost low. EM-simulation of passive MMIC have been carried out and compared with the experimental result to validate the use of foundry models with real life measurements. / The author was examined at Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU), Trondheim

Cognitive Radio is a technology where Software Defined Radio functionality is augmented in order to permit a radio system where its operations will be adjusted depending on the environment. This capability offers a variety of benefits, first of all to solve the problem of spectrum scarcity.This Master's thesis proposes a solution based on sensing interference and data queue back-pressure. For this purpose, a Matlab simulator has been done to simulate some scenarios and prove the theory in a practical way. The thesis has shown how sensors can be used to listen to the mutual interference between Primary System and a Secondary System. The results show how sensors are important for two such different systems to be working at the same time in the same frequency.

Future wireless communications are focused on develop new paradigms of spectrum reuse, i.e. cognitive radio, where radio frequencies can be taken into used if no other use is detected. In this way, these systems need mechanisms for interference control. In this work we study the use of a distributed system based on cognitive radio. Scheduling transmitters and data rate optimization algorithms have been implemented in order to balance the secondary user transmissions and maximize the data rate transmission. Radio sensors are used to monitor the interference levels generated by the different transmitters. The system model has been implemented in MATLAB and analyzes its behaviour through several simulations.

De senere årene har vist en stadig økende interesse for transistorer basert på GalliumNitrid, spesielt i design av effektforsterkere for trådløse applikasjoner. Denne rapportenbeskriver to klasse B forsterkerdesign for 2GHz basert på en 10W GaN-HEMT fra Cree. I tillegg presenteres relevant forsterkerteori, samt detaljerte beskrivelser av design-, konstruksjons- og måleprosessene.Det første forsterkerdesignet ble gjort ved bruk av en storsignalmodell fra Cree i Advanced Design System. Måleresultater viser god samsvar med simuleringsresultater for de to realiserte forsterkerne fra dette designet. Typiske avvik gjør seg likevel gjeldende, og denne oppgaven forsøker å kartlegge ulike faktorer i design-, konstruksjon- og måleprosessene som har betydelig innvirkning på de endelige resultatene.For å oppnå større korrelasjon, oppfordres det blant annet til å benytte alternative metoder ved produksjon av kretskort, verifisere nøyaktigheten til de passive komponentmodellene og kompensere for spenningsfall under effektmålinger. I 1dB-kompresjonoppnår en av de konstruerte forsterkerne fra dette designet en utgangseffekt på 39.8dBm, en forsterkning på 12.5dB, samt en effektivitet (PAE) på 55.2%.Det andre forsterkerdesignet ble gjort ved bruk av et moderne load-pull-oppsett, som gjør det mulig å utføre målinger på transistorterminalene i tidsdomenet. Tilpasningsnettverk på inn- og utgang ble dermed designet basert på måleresultater. Den realiserte forsterkeren fra disse målingene oppnår en noe lavere forsterkning, 9.7dB i 1dB-kompresjon, men med en høyere utgangseffekt på 41.2dBm og en noe bedre PAE på 56.7%. Med måleutstyret er det også gjort et studie av bølgeformene til strøm og spenning på drain som viser at denne forsterkeren er en harmonisk tunet klasse B forsterker.Rapporten viser med utgangspunkt i måleresultatene til den realiserte forsterkeren fra målingene at load-pull-oppsettet fremstår som et svært attraktivt alternativ til å benytte transistormodeller i Advanced Design System. Særlig dersom integrasjonen av måleutstyret i det eksisterende load-pull-oppsettet kan bedres og ved bruk av spenningsfallkompensering.

DSRC er et system for enveis eller toveis trådløs kommunikasjon med kort til medium rekkevidde,som blant annet brukes til å automatisere innkreving av bompenger i de største byene i Norge.Systemet benytter en interrogator og en DSRC-brikke populært kalt bompengebrikke. DSRCbrikkenmodulerer inn en unik identifikasjon på signalet den får fra interrogatoren, som foreksempel kan brukes til å identifisere brukeren som passerer igjennom en bompengering.NORBIT er et firma lokalisert i Trondheim som utvikler og produserer DSRC-produkter, blandtannet til det norske AutoPASS-systemet. NORBIT produserer et stort antall DSRC-brikkerhvert år, derfor er det viktig å ta hensynet til produksjonenskostnader. DSRC-brikkene kangjøres rimeligere ved bruk av andre substrat og ved å integrere komponenter som en del avgeometrien til antennen. Aluminiumsoksid er et substrat på markedet som er rimeligere, har godegenskaper for høye frekvenser, og kan fungere like godt som det substratet som brukes i dagensproduksjon. Dette substratet har høyere dielektrisitetskonstant, som fører til at antennen ogtilhørende matenettverk må redesignes.Studiet har da omhandlet hvordan antennen til DSRC-brikken kan designes med aluminiumsoksidsubstrat og fortsatt fungere like godt som antennen til dagens DSRC-brikke. I simuleringene gikkbruken av aluminiumsoksid gikk på bekostning antenneforsterkningen, men det viste seg imidlertidmulig å kompensere for denne nedgangen ved å eksitere andre og litt utradisjonelle TM-moder iantennen. Dagens DSRC-brikker bruker ortogonale spalter for å oppnå sirkulær polarisasjon, mendet viste seg også mulig i simuleringene å bruke geometrien til selve antenneelementet for å oppnådet samme.Det ble utarbeidet to forslag til antennedesign, desverre viste det seg at det var stor forskjell mellomsimulering og målinger på fysiske antenner. Testantennene tilfredsstillte ikke kravene tilundertrykkelse av krysspolarisasjon og konversjons forsterkning til en DSRC-brikke. Det er ganskevanlig at det må flere revisjoner til for å få et optimalt antennedesign. Derfor er det også forslåttvidereføring og forbedringer av antennedesignet.

Effektforsterkere er kritiske komponenter i dagens trådløse kommunikasjonssystemer, og må derfor tilfredsstille mange krav. De siste årene har metoder for å øke effektiviteten til forsterkere, samt design rundt gallium nitrid-transistorer (GaN), fått mye oppmerksomhet. Som følge av dette har det i denne oppgaven blitt sett nærmere på prinsippene bak klasse F og invers klasse F effektforsterkere. Videre har to effektforsterkere, med senterfrekvens ved 2 GHz, blitt designet og realisert rundt en 6 W GaN-transistor fra Cree ved hjelp av simulert load-pull.Designet av forsterkerne ble gjort i Advanced Design System, her ble det brukt en storsignalmodell for transistoren, levert av Cree. Load-pull-simuleringer ble utført for å finne optimale laster for transistoren, og forsterkernes utgangsmatchenettverk ble designet på bakgrunn av disse lastene. Forsterkerne ble realisert på bakgrunn av designene og små- og storsignalmålinger, og målinger med modulert signal ble utført på de realiserte forsterkerne. Målingene viste at det var relativt god korrelasjon mellom disse og simuleringsresultatene. Småsignalmålingene viste at begge forsterkerne hadde lavere S$_{11}$ enn -12 dB over en båndbredde på 0,8 GHz, og at den ene forsterkeren hadde relativt god forsterkning over det samme båndet. Måleresultatene viser at forsterkerne har henholdsvis 8,40 dB og 9,58 dB forsterking, 39,93 dBm og 39,23 dBm utgangseffekt og 58,90 % og 57,76 % power added efficiency ved 1 dB kompresjon. På det meste hadde forsterkerne henholdsvis 40,56 dBm og 40,43 dBm utgangseffekt, dette tilsvarer over 11 W. Videre viste målingene med modulert signal at forsterkerne hadde mindre enn 0,5$^circ$ fasekompresjon for 16 QAM-signaler med 11 dBm gjennomsnittseffekt.Resultatene oppnådd i denne oppgaven viser at forsterkerdesign basert på GaN-teknologi har potensial til å oppnå god effektivitet, samt høy utgangseffekt og/eller stor båndbredde. Resultatene viser også at det er mulig å oppnå gode forsterkerdesign basert på en god storsignalmodell og simulert load-pull.