Ra­dio Fre­quen­cy Pow­er Am­pli­fiers

Die Veranstaltung vermittelt grundlegende Kenntnisse über den Entwurf integrierter Hochfrequenz­leistungsverstärker insbesondere für Anwendungen in der Mobilkommunikation und der Sensorik.

The course provides basic knowledge on the design of integrated RF power amplifiers, in particular for mobile communication and sensor applications.

Die Veranstaltung beginnt mit einem Überblick über Analyse- und Simulationsverfahren für nichtlineare Verstärkerschaltungen. Danach werden zunächst die herkömmlichen Verstärkerklassen A, AB, B und C analysiert und dabei insbesondere Übersteuerungseffekte untersucht. Darauf aufbauend werden die speziellen Verstärkerklassen D, E, F und S eingeführt. Anschließend werden Techniken zur Verbesserung des Wirkungsgrades sowie der Linearität erläutert und spezielle Verstärkerarchitekturen vorgestellt. Die Veranstaltung endet mit einer Übersicht über für Leistungsverstärker einsetzbare Halbleitertechnologien.

The course starts with an overview on analysis and simulation techniques for non-linear circuits. After that, first the conventional amplifier classes A, AB, B, and C are analysed and in particular overdrive effects are investigated.  Second, the specific amplifier classes D, E,F, and S are introduced. Next, dedicated measures for the efficiency enhancement and linearization are described and particular amplifier architectures are presented. The course ends with an overview on semiconductor fabrication technologies for power amplifiers.

Fachkompetenz / Domain competence:

Die Studierenden sind nach dem Besuch der Lehrveranstaltung in der Lage,

• das Verhalten von nichtlinearen Verstärkern zu beschreiben und analysieren,
• die verschiedenen Verstärkerklassen zu  unterscheiden, zielgerichtet einzusetzen und zu dimensionieren,
• geeignete Maßnahmen zur Verbesserung des Wirkungsgrades sowie der Linearität zu ergreifen
• und die für konkrete Problemstellungen geeignetste Halbleitertechnologie auswählen.

After attending the course, the students will be able to

• describe and analyse the performance of non-linear amplifiers,
• distinguish, make dedicated use, and dimension power amplifiers of different classes,
• take effective measures for efficiency enhancement and linearization,
• and to select appropriate semiconductor fabricated technologies for given problems.

Fachübergreifende Kompetenzen / Key qualifications:

Die Studierenden

• können methodisches Wissen bei der systematischen Problemanalyse einsetzen,
• beziehen in komplexe  Optimierungsprobleme auch fertigungstechnische und ökonomische Aspekte ein,
• lernen das industrieübliche  CAD-System ADS kennen
• und erwerben fachbezogene Fremdsprachenkompetenz.

The students

• can make use of methodic knowledge for systematic problem analysis,
• include aspects of fabrication technology and economy into complex optimization problems,
• get familiar with the CAD system ADS, which is commonly used in industry
• and gain foreign language competences related to the field.

• Vorlesungen mit überwiegendem Tafeleinsatz, unterstützt durch Animationen und Folien,
• Präsenzübungen mit Aufgabenblättern, deren Lösungen die Studierenden in der Übung gemeinsam und mit Unterstützung des Übungsleiters, teilweise unter Einsatz von CAD-Software erarbeiten.

• Lectures with black board presentation, supported by animated graphics and transparencies
• Presence exercises with task sheets to be solved by the students together, supported by the teacher, and partially using CAD software.

Vorkenntnisse aus den Modulen Höhere Mathematik, Physik, Grundlagen der Elektrotechnik, Werkstoffe der Elektrotechnik, Halbleiterbauelemente, Signaltheorie und Systemtheorie, Hochfrequenzelektronik.

Prior knowledge from the modules Higher Mathematics, Physics, and the Foundations of Electrical Engineering, Materials of Electrical Engineering, Semiconductor Devices, Signal Theory, System Theory, High-Frequency Electronics.

Keine / None

Mündliche Prüfung / oral exam

Deutsch oder Englisch (je nach Nachfrage) / German or English (depending on demand)

A. Thiede, RF Power Amplifiers, Vorlesungsskript Universität Paderborn

A. Thiede, RF Power Amplifiers, Lecture Script University Paderborn

Steve C. Cripps, RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Artech House, 1999

Stephen A. Maas, Nonlinear Microwave and RF Circuits, Artech House, 1997