I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 1 8 ,   p p .   3 5 0 4 ~ 3 5 1 1   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 8 i 5 . pp 3 5 0 4 - 3511           3504       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   Desig n of Wi de - b a nd P o w er A m pli fier  Ba sed o n  P o w er  Co m bin er Tec hni que w ith  Low  Inter m o dula tion Dis tortion       M us s a   M a bro k ,   Z a hri la dh a   Z a k a ria ,   Na s ru lla h Sa if ull a h     Ce n ter f o T e lec o m m u n ica ti o n   R e se a rc h   a n d   In n o v a ti o n   (Ce T RI),   F a c u lt y   o f   El e c tro n ics   a n d   Co m p u ter   En g in e e ri n g ,   Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia   M e l a k a   (U T e M ),   Du rian   T u n g g a l,   M e lak a ,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   7 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   S e p   2 0 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   S e p   27 ,   2 0 1 8     RF   p o w e a m p li f ier a re   o n e   o f   c h a ll e n g in g   b lo c k i n   d e sig n in g   ra d i o   f re q u e n c y   tran sc e iv e rs,  th is  is  d u e   t o   n o n - li n e a rit y   b e h a v io o f   p o w e a m p li f iers   th a le a d to   in ter - m o d u lati o n   d ist o rti o n .   T h is  p a p e p re se n ts  th e   d e sig n   o f   w id e - b a n d   p o w e a m p l if ier  w h ich   c o m b in e d   w it h   p a ra ll e c o u p led   li n e   b a n d   p a ss   f il ter  a t h e   i n p u a n d   o u t p u t   o f   p o w e a m p li f ier  to   a ll o w   th e   o n ly   re q u ired   f re q u e n c y   b a n d   t o   p a ss   th ro u g h   t h e   p o w e a m p li f i e r.   Clas s - to p o lo g y   a n d   A T F - 5 1 1 P 8   tran sist o a re   u se d   in   th is  d e sig n .   A d v a n c e d   De sig n   S y st e m   so f t w a re   u se d   a a   si m u latio n   t o o t o   sim u late   th e   d e si g n e d   w id e - b a n d   p o w e a m p li f ier.  T h e   si m u latio n   re su lt sh o w e d   a n   i n p u r e tu rn   l o ss   (S 1 1 )   w h ich   les t h a n   - 1 0 d B,   a n d   g a in   ( S 2 1 is  h ig h e t h a n   1 0   d o v e th e   e n ti re   f re q u e n c y   b a n d   a n d   c o n si d e rs  a f l a a we ll .   T h e   d e si g n e d   a m p li f ier  i s   sta b le  o v e th e   b a n d w id th   (K> 1 ) .   In ter - m o d u lati o n   d isto r ti o n   is  - 5 6 . 9 1 9 d Bc   w h ich   is  les th a n   - 5 0 d Bc   w it h   1 0 d Bm   in p u t   p o w e r.   T h e   d e sig n e d   a m p li f ier   c a n   b e   u se d   f o th e   m icro w a v e   a p p li c a ti o n w h ich   in c lu d e   w e a t h e ra d a r,   sa telli te co m m u n ica ti o n ,   w irele ss   n e tw o rk in g ,   m o b il e ,   a n d   T V .   K ey w o r d :   I n ter - m o d u latio n   d is to r tio n   P o w er   a m p l if ier   W id e - b an d   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Z a h r ilad h Z ak ar ia,       C en ter   f o r   T elec o m m u n icatio n   R e s ea r ch   an d   I n n o v at io n   ( C eT R I ) ,     Facu lt y   o f   E lectr o n ics an d   C o m p u ter   E n g i n ee r i n g ,   Un i v er s iti T ek n ik al  Ma la y s ia  Me lak ( UT eM ) ,   Han g   T u ah   J a y a,   7 6 1 0 0   Du r ian   T u n g g al,   Me la k a,   Ma la y s ia.   E m ail: z a h r ilad h a @ u te m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     P o w er   a m p li f ier s   ar m ai n   b lo ck s   f o r   co n s tr u c tin g   w ir ele s s   co m m u n icatio n   s y s te m s .   A l s o ,   r ad io   f r eq u en c y   p o w er   a m p li f ier s   a r o n o f   ch alle n g i n g   b lo ck s   in   d esi g n i n g   R tr a n s ce i v er s ,   th is   i s   d u to   n o n - lin ea r   b eh av io r   o f   p o w er   Am p lif ier s   t h at  lead s   to   in ter - m o d u latio n   d is to r tio n .   T h r ap id   g r o w t h   o f   m o b ile   telec o m m u n icatio n   s er v ices   h as  i n cr ea s ed   d e m a n d   f o r   lo w -   co s t,  h i g h - e f f icie n c y ,   an d   c o m p ac t   eq u ip m en t .   Gen er all y ,   p o w er   a m p li f ier   ( P A )   is   o n o f   t h e   m o s i m p o r ta n s u b s y s te m s   f o r   r a d io   f r eq u en c y   ( R F)   tr an s m itter s .   I n   ad d itio n ,   it  i s   also   co m p o n en w h ic h   r eq u ir es  lo o f   elec tr ical  p o w er   [ 1 ] .   Fro m   t h tr an s m itter   p o in o f   v ie w ,   P is   th m o s cr itical  co m p o n e n s i n ce   it s   p er f o r m a n ce   s tr o n g l y   i n f lu e n ce   t h e   o v er all  s y s te m   f ea t u r es  in   ter m s   o f   b a n d w id th ,   o u tp u p o w er ,   e f f icien c y ,   a n d   o p er atin g   te m p er atu r e.   T h is   m ak e s   w id e - b an d   P As  t h at  c o v er   m a n y   f r eq u e n c y   b a n d s   w h ile  m ai n tai n i n g   h i g h   e f f ici en c y   a n   i m p o r tan t   r esear ch   to p ic.   No w ad a y s ,   W i r eless   n et w o r k   is   a   n e t w o r k   s y s te m   w h ic h   u s ed   b y   al p eo p le  ar o u n d   t h w o r l in   m an y   f ield s   o f   t h li f a n d   b ec o m es   o n o f   th e   i m p o r t an d e m a n d s .   W id e - b a n d   p o w er   a m p li f ier   d esi g n   b ec o m e s   m o r i m p o r tan t b ec a u s e;  w id er   b an d w id th s   ar r eq u ir ed   to   co v er   m a n y   m icr o w a v ap p licatio n s   s u ch   as  r ad ar   co m m u n ica tio n s ,   W iMAX ,   s atell ite  co m m u n ica ti o n s ,   m ilit ar y   co m m u n icat io n ,   an d   o th er   r elate d   ap p licatio n s .   Des ig n i n g   o f   w id e - b an d   p o w er   a m p li f ier   w il ca u s a   p r o b lem   i n   g e n er atin g   m o r i n ter - m o d u latio n   d is to r tio n   p r o d u cts  th at  m a k p o w er   a m p li f ier s   h av lo s s es.  An d   th er e f o r e,   w ill  in f lu e n ce   o n   t h ef f icien c y   o f   p o w er   a m p li f ier .   I n   o t h er   w o r d s ,   t h h i g h er   th in p u s ig n al   p o w er ,   t h h i g h er   th o u tp u t   s i g n al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   o f W id e - b a n d   P o w er A mp lifi er B a s ed   o n   P o w er C o mb in er Tec h n iq u w it h   Lo w     ( Mu s s a   Ma b r o k )   3505   p o w er   p r o d u ce d   an d   t h m o r th i n ter - m o d u latio n   d is to r tio n   ( I MD )   p r o d u ct  g e n er ated   d u to   m o r f r eq u en c y   i n ter f er es  w it h   ea c h   o th er   i n   th la r g f r eq u en c y   r an g e.   R ed u ce   t h i n p u p o w er   w ill  m a k t h p o w er   a m p li f ier   to   lo s s   its   id e n tit y   as a   d ev ice  to   m a k t h s ig n a l stro n g er   to   p r o p ag ate  in   th m ed i u m   [ 2 ] .   R p o w er   Am p li f ier   cir c u its   c o n s is o f   s ev er al  co m p o n en t s T r an s is to r ,   DC   b iasi n g   c ir cu it   to   let  th e   tr an s i s to r   w o r k   in   i ts   a n   ac ti v r eg io n ,   in p u an d   o u tp u m atc h in g   n et w o r k s   to   allo w   m ax i m u m   p o w er   to   tr an s f er   f r o m   i n p u t to   o u tp u t.  Fig u r 1   s h o w s   t h co m p o n e n t s   o f   R F p o w er   a m p li f ier s .           Fig u r 1 .   C o m p o n e n ts   o f   R F p o w er   a m p li f ier s   [ 2 ]         I n   [ 3 ] ,   C - b an d   m icr o w av p o w er   a m p li f ier   d esig n   p r o p o s ed   b y   A . S. Alq ad a m a n d   M.   F.   J am lo s   f o r   w ir ele s s   ap p licatio n s   ,   th d esi g n   ca n   ac h iev u p   to   2 . 1 4 d B   g ain   an d   co v er s   f r o m   5 . 6 GHz   to   6 GHz   f r eq u en c y   b an d .   Ho w e v er ,   t h ac h ie v ed   b an d w id th   o n l y   0 . 4   GHz   wh ich   ca n n o b co n s id er   a s   a   w id e - b an d .   Hig h   p o w er ,   an d   w id e - b a n d   p o w er   a m p lifie r   u s in g   g alli u m   n itrid e - h i g h   elec tr o n   m o b ilit y   ( GaN - HE MT )   tech n o lo g y   w a s   p r o p o s ed   in   [ 4 ] ,   th is   w o r k   ac h ie v ed   ar o u n d   1 0 W   o u tp u p o w er   w ith   a p p r o x im a tel y   1 5 d B   g ain ,   a n d   m ax i m u m   p o w er   ad d ed   ef f icien c y   ( P A E )   o f   6 1 %.  Ho w e v er ,   th is   w o r k   s u f f er s   f r o m   li m ited   b an d w id t h   w h ic h   i s   1 . 1 GHz ,   an d   w h ich   d o es  n o m ee t h s p ec if icatio n s   o f   w id e - b an d   p o w er   a m p l if ier .   I n   [ 5 ] ,   C ascad ed   class   A   p o w er   a m p li f ier   o p er ated   at  2 . 4   G Hz  h a s   b ee n   d esi g n ed .   T h d esig n ed   d ev ice  ca n   ac h iev e   0 . 5   w att s   o r   2 7   d B m   o u tp u p o w er .   Ho w ev er ,   t h is   w o r k   s u f f er s   f r o m   th e   li m ita tio n   o n   i m p o r tan t   r esu lt s .   W h er h as  n o s h o w n   i m p o r tan P A   p ar a m eter s   s u c h   as,  ef f icien c y .   T h is   p ap er   [ 6 ]   p r esen ts   t h d esi g n   o f   lo w   v o lta g cla s s   A B   P A   f o r   W ir eless   Sen s o r   Net wo r k .     R ec en t l y ,   m a n y   r e s ea r ch er s   d esi g n ed   an d   d ev elo p ed   p o w er   a m p li f ier s ,   b u m o s t   o f   th e   d esig n ed   p o w er   a m p li f ier s   s u f f er ed   f r o m   l i m i ted   b an d w id th   a n d   h ig h   in ter m o d u latio n   d is to r tio n   [ 7 ] - [ 1 1 ] .   T h is   w o r k   p r esen t s   w id e - b a n d   p o w er   a m p lifie r   d esig n   u s i n g   p o w er   co m b i n i n g   tech n iq u f o r   S - b a n d .   Si n g le - s ec tio n   q u ar ter   w a v tr an s f o r m er   m atch in g   n et w o r k   is   d esi g n ed   to   p r o v id m ax i m u m   p o w er   d eli v er ed   to   th lo ad .   T h d esi g n   m ee ts   th e   r eq u ir e m e n t o f   t h w id e - b an d   f r eq u en c y   b an d   w h ic h   co v e r s   f r o m   2   GH to   4   GHZ .   T h Si m u latio n   r esu lt s   o f   t h d esi g n ed   w id e - b a n d   p o w er   a m p li f ier   ar p r esen ted .       2.   DE S I G M E T H O DO L O G Y       T o   ac h iev w id eb an d   P o w er   Am p lifie r   ( W P A ) ,   n ar r o w   b an d   p o w er   a m p li f ier s   ca n   b e   d esig n ed   s ep ar atel y   an d   th e n   r ec o m b in u s i n g   p o w er   co m b i n er .   T h co n ce p o f   p o w er   co m b in in g   tech n iq u ca n   b d escr ib ed   as  f o llo w s t w o   o r   m o r a m p li f ier s   ar r an g ed   in   p ar allel  w h er th eir   i n p u t s   co n n ec ted   to   th o u tp u t   o f   p o w er   d iv id er ,   an d   th eir   o u t p u t r ec o m b in ed   b y   u s i n g   p o wer   co m b i n er   [ 1 2 ] .       W id e - b an d   p o w er   a m p li f ier   d esig n :   a.   T r an s is to r   s elec tio n   T h f ir s s tep   in   d esi g n i n g   P A   i s   s elec ti n g   an   ap p r o p r iate   tr an s is to r ,   th tr an s i s to r   th at   h as  b ee n   s elec ted   in   t h is   w o r k   i s   A T F - 5 1 1 P 8   p r o v id ed   b y   Av a g o   tech n o lo g ies.  T h d ev ice  is   id ea l   as  h ig h   li n ea r it y ,   lo w - n o i s e,   m ed iu m   p o w er   a m p lif ier .   I ts   o p er atin g   f r eq u e n c y   r an g is   f r o m   5 0 MH to   6 GH z.   T h is   tr an s i s to r   i s   m an u f ac t u r ed   u n d er g o   Gall iu m   A r s e n id E n h an ce m e n t M o d p HE M T   p r o ce s s .   b.   B iasi n g   n et w o r k   T h B iasi n g   n e t w o r k   u s e s   to   s u p p l y   t h tr an s is to r   w ith   o p ti m u m   DC   v o lta g e,   to   g i v e   o p ti m u m   p er f o r m a n ce   o f   W P A .   Fo r   AT F - 5 1 1 P 8   tr an s is to r   u s ed ,   th tr an s is to r   s h o u ld   b b iased   at  th p o in w h er   VDS  4 . 5 an d   I DS =   2 0 0 m A   ( 0 . 2 A )   as s h o w n   in   F ig u r 2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 870 8   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 8   :   3 5 0 4     3 5 1 1   3506       Fig u r 2 .   B iasi n g   p o in t o f   A T F - 5 1 1 P 8       c.   I m p ed an ce   Ma tch i n g   n et w o r k   T h m a tch i n g   n e t w o r k   u s e s   to   p r o v id m ax i m u m   p o w er   d el iv er ed   to   th lo ad .   Ma tch in g   n et w o r k   i s   u s u all y   p lace d   b et w ee n   t h tr a n s i s to r   an d   t h s o u r ce   ( i n p u t   m atc h in g ) ,   a n d   b et w ee n   th e   tr an s i s to r   an d   t h lo ad   ( o u tp u m atc h i n g ) .   Si n g le  s ec t io n   q u ar ter   w av tr a n s f o r m er   tech n iq u u s ed   as  m atc h i n g   n et w o r k ,   b ec au s it   co n s id er s   as  u s e f u a n d   p r ac tical  cir cu it  f o r   i m p ed an ce   m a tch i n g .   F u r th er m o r e,   its   s i m p l tr an s m i s s io n   lin e   cir cu it [ 1 3 ] .   Sin g le  s ec tio n   q u ar ter   w av tr a n s f o r m er   m atch i n g   n et w o r k   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   3.           Fig u r 3 .   Sin g le  s ec tio n   q u ar te r   w av tr a n s f o r m er   m atch in g   n et w o r k   [ 1 3 ]       d.   I n teg r atio n   o f   P o w er   Am p li f ie r   ( P A )   an d   Fil ter   T h p u r p o s o f   u s i n g   b an d - p ass   f ilter s   ( B P Fs )   at  t h i n p u a n d   o u tp u t   o f   a m p li f ier s   i s   to   a llo w   o n l y   th r eq u ir ed   b an d s   to   p as s   th r o u g h   th a m p li f ier   an d   w ill  le ad   to   atten u ate  u n w an ted   f r eq u en c y   co m p o n e n ts   g en er ated   i n   w id b an d   o f   th a m p li f ier .   B P u s ed   i n   t h is   w o r k   is   p ar allel  co u p led   li n b an d   p as s   f ilter .   Fig u r 4   s h o w s   s c h e m atic  d i ag r a m   o f   t h B P F d esig n   in   Ad v an ce d   De s i g n   S y s te m   ( ADS ) .         Fig u r 4 .   Sch e m atic  d iag r a m   o f   p ar allel  co u p led   lin B P F   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   o f W id e - b a n d   P o w er A mp lifi er B a s ed   o n   P o w er C o mb in er Tec h n iq u w it h   Lo w     ( Mu s s a   Ma b r o k )   3507   3.   RE SU L T S AN AN AL Y SI S   3 . 1 .   P a ra llel c o up led line  B P F   Du to   d iv id in g   W P A   in to   t wo   n ar r o w   b an d s   ( 2 - 3 GHz   &   3 - 4 GHz ) ,   t w o   B P Fs   h a v b ee n   d esig n ed   f o r   ea ch   b an d .   Fig u r 5 ( a)   an d   Fig u r 5 ( b )   s h o w s   th s i m u lat io n   r esu lt s   o f   t w o   B P Fs .   W h er f r o m   Fig u r 5 ( a)   w ca n   o b s er v th at  B P h as   r etu r n   lo s s   ( S 11 )   w it h   ar o u n d   - 3 0 d B   at  th ce n ter   f r eq u en c y   2 . 5 GHz ,   also   it  s h o w s   g o o d   i n s er tio n   lo s s   ( S 12 )   ar o u n d   - 1 d B   in   t h f r eq u e n c y   r an g f r o m   2   to   3 GHz .   T h s i m u lated   r e s u l ts   i n   Fig u r 5 ( b )   s h o w   r etu r n   lo s s   ( S 11 )   w it h   ar o u n d   - 3 0 d B   at  th ce n ter   f r eq u en c y   3 . 5 GHz ,   a ls o   it  s h o w s   g o o d   in s er tio n   lo s s   ( S 12 )   ar o u n d   - 1   d B   in   th f r eq u e n c y   r a n g f r o m   3   to   4 GHz .             ( a)     ( b )     Fig u r 5 .   ( a)   Sim u lat io n   r es u lt s   o f   B P F ( 2 - 3 GHz ) ,   ( b )   Si m u l atio n   r esu l ts   o f   B P F ( 3 - 4 GHz )       3 . 2 .   Wide - ba nd   po w er   a m pli f ier  ( WP A)   des ig n   T h d esig n   o f   W P A   w as  co n s tr u cted   as   in   Fi g u r 6   &   F i g u r 7   u s i n g   A D S.  W h er t w o   p ar allel  n ar r o w   b a n d   P As  ( 2   to   3 GHz   &   3   to   4 GHz )   in teg r ate  w it h   p ar allel  co u p led   lin e   B P Fs   w e r f ir s t l y   d esig n ed ,   an d   th e n   r ec o m b in ed   u s i n g   W i lk i n s o n   p o w er   d iv id er /co m b i n er .               Fig u r 6 .   B lo ck   d iag r a m   o f   p r o p o s ed   W i d e - b an d   P o w er   Am p lif ier   ( W P A )       T h f ir s t   p ar a m eter   n ee d ed   to   b ch ec k ed   w h en   w d esi g n i n g   a m p l if ier   is   s tab ilit y .   T h a m p li f ier   m u s b s tab le  o v er   th r an g e   o f   th r eq u ir ed   f r eq u en c y   b an d .   T h R o llett  f ac to r   is   u s ed   as  m ea s u r o f   s tab ilit y   a n d   m u s b g r ea ter   t h an   o n in   o r d er   f o r   an   a m p li f ier   to   b s tab le.   T h d esig n ed   a m p li f ier   is   s tab le,   w h er k   i s   g r ea ter   th a n   o n o v er   th w h o le  b an d w id t h   2 - 4 G Hz  as sh o w n   i n   Fi g u r 8 .   T h s i m u lated   in p u r et u r n   lo s s   S 11   w a s   lo w er   th a n   - 1 0 d B   w ith i n   t h en t ir f r eq u e n c y   r an g 2 - 4 GHz   as  s h o w n   i n   Fi g u r 9 ( a) ,   an d   w h ic h   co n s id er s   as  lo w   in p u r etu r n   lo s s .   I d ea ll y ,   w it h   - 1 0 d B   in p u r etu r n   lo s s ,   th a m p l if ier   ca n   g iv e   u p   to   9 0 o f   its   o u tp u p o w er .   F u r th er m o r e,   th s i m u lated   r es u lt  o f   i n p u r et u r n   lo s s   S 11   m ee ts   t h s p ec i f icatio n   o f   W P A .   Fro m   Fi g u r 9 ( b ) ,   th d esig n ed   a m p li f ier   ca n   g i v 1 5 d B   ± 2 d B   w it h i n     2 GHz   b an d w id th   ( 2 - 4 GHz )   a n d   co n s id er s   as  f lat   g ai n   a s   well.   A n d   al s o   th e   g ai n   is   h i g h e r   th an   1 0 d B ,   w h ic h   m ee t t h s p ec if icatio n s   o f   W P A .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 870 8   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 8   :   3 5 0 4     3 5 1 1   3508   A t h ce n ter   f r eq u en c y   3 GH an d   in p u p o w er   o f   2 4 d B m ,   th p r o p o s ed   W P A   ca n   ac h iev P o w er   A d d ed   E f f icien c y   ( P A E )   ar o u n d   3 3 as  s h o w n   i n   f ig u r 1 0 ( a) ,   w h ich   is   m o r th an   3 0 %.    T h ac h iev ed   P A E   co n s id er s   g o o d   as  cla s s   A   Am p li f ier   to p o lo g y   u s ed   i n   t h i s   d esig n .   I d ea ll y ,   c lass   A   a m p li f ier   ca n   ac h iev e   ar o u n d   5 0 % P A E .     I n te r - m o d u latio n   d is to r tio n   ( I MD 3 )   is   p ar a m eter   t h at  d eter m i n es  th e   li n ea r it y   o f   P A ,   an d   s h o u ld   b lo w   as  p o s s ib le.   As   th I MD 3   d ec r ea s es,  th d is t o r tio n   d ec r ea s es  an d   th P A   b ec o m m o r li n ea r .   Fro m   f ig u r 1 0 ( b ) ,   th s i m u l atio n   r es u lt  o f   I MD 3   s h o w s   th at  w i t h   1 0 d B m   i n p u p o w e r ,   th I MD 3   w a s   - 5 6 . 9 1 9 d B w h ic h   s h o w s   lo w   i n ter - m o d u latio n   d is to r tio n   w h ich   i s   les s   t h an   - 5 0 d B c,   an d   s atis f ie s   th e   s p ec if icatio n   o f   d esi g n ed   w id e b an d   p o w er   a m p lifie r   as  w ell.           Fig u r 7 .   Sch e m atic  d iag r a m   o f   p r o p o s ed   W id e - b an d   P o w er   A m p li f ier   ( W P A )           Fig u r 8 .   Stab ilit y   o f   W id e - b an d   P o w er   Am p li f ier   ( W P A )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   o f W id e - b a n d   P o w er A mp lifi er B a s ed   o n   P o w er C o mb in er Tec h n iq u w it h   Lo w     ( Mu s s a   Ma b r o k )   3509           ( a)     ( b )     Fig u r 9 .   ( a)   Sim u lated   r etu r n   lo s s   ( S 11 )   o f   W id eb an d   P o w er   Am p li f ier   ( W P A )   v er s u s   f r eq u en c y     ( b )   Sim u lated   g a in   ( S 21 )   o f   t h e   W P A   v er s u s   f r eq u e n c y .               ( a)   ( b )     Fig u r 1 0 .   ( a)   Sim u lated   P o w e r   A d d ed   E f f icie n c y   ( P A E )   o f   t h W P A   v er s u s   R F p o w er   at  ce n ter   f r eq u e n c y   3 GHz   ( b )   Sim u lated   in ter m o d u latio n   d i s to r tio n   o f   t h W P A   at  an   in p u t p o w er   o f   1 0 d B m .       T ab le  1   s h o w s   t h co m p ar is o n   b et w ee n   th e   p er f o r m a n ce   o f   t h p r ev io u s   W P A   d es ig n   a n d   th is   w o r k .   T h p r o p o s ed   W P A   d esig n   in   t h i s   w o r k   ac h ie v ed   w id er   b an d w id t h   ( B W ) .   Am o n g   W id eb an d   P o w er   Am p li f ier s   ( W P As),   th s a m e   w id er   B W   is   r ep o r ted   in   [ 9 ]   w it h   p o w er   ad d ed   ef f ic ien c y   ( P A E )   o f   1 5 . 3 2 %,  w h ic h   is   1 7 . 6 8 b elo w   t h at  o f   th e   p r esen ted   W P A .   T h i m p le m e n ted   W P A   ac h iev e s   g o o d   g ain   f latn e s s ,   g o o d   lin ea r it y   a n d   w id b an d w id t h ,   w h e n   co m p ar ed   w ith   t h p r ev io u s   w o r k .       T ab le  1 .   C o m p ar is o n   b et w ee n   th P er f o r m an ce   o f   P r o p o s ed   W P A   an d   o th er   r ec en tl y   Am p l if ier s   R e f e r e n c e   B W   ( G H z )   P o u t   ( d B m)   G a i n   ( d B )                     P A ( %)     2 0 1 4   [ 3 ]     2 0 1 7   [ 4 ]   5 . 7 - 6 . 0     1 . 1             _                         3 8 . 8   1 2 . 3 9          15   _        61       2 0 1 3   [ 6 ]     2 . 4 - 2 . 4 8 3 5                                 6 . 3 5          1 5 . 8 7            2 6 . 7 3       2 0 1 3   [ 9 ]     2 0 1 8   [ 1 1 ]        T h i s w o r k                             3 - 5     1 . 7 5 - 2 . 1 5       2 - 4                             _               8                 2 7 .   8 9 6       1 3 . 3       11        1 5 ± 2      1 5 . 3 2     _     33         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 870 8   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 8   :   3 5 0 4     3 5 1 1   3510   3.   CO NCLU SI O N     I n   co n clu s io n ,   w id eb an d   p o w er   a m p li f ier   w it h   lo w   d is to r tio n   f o r   S - b an d   h as  b ee n   d esig n ed   an d   s i m u lated   s u cc e s s f u ll y   u s in g   a d v an ce d   d esi g n   s y s te m   ( A DS) .   A   p o w er   co m b in i n g   tec h n iq u h as  b ee n   u s ed   to   d esig n   t h p r o p o s ed   W P A .   T h r eq u ir ed   w id eb an d   ( 2   to   4 G Hz)   h as  b ee n   d iv id ed   in to   t w o   n ar r o w   b a n d s ,   an d   th en   r ec o m b in ed   u s i n g   W il k i n s o n   P o w er   Di v id er   ( W P D) .   C las s   A   a m p li f ier   to p o lo g y   an d   s i n g le  s ec tio n   q u ar ter   w a v tr an s f o r m er   a s   m atc h in g   n et w o r k   h a v b ee n   u s ed   i n   ea c h   o f   n ar r o w   b a n d   P As.  I n   o r d er   to   av o id   in s er tio n   lo s s   ca u s ed   b y   W P w h ic h   ca n   a f f ec th o v er all  g ain ,   t w o   ca s ca d ed   tr an s i s to r s   h a v b ee n   i m p le m en ted   f o r   ea c h   o f   n ar r o w   P A s .   T h s i m u lat io n   r es u l ts   o f   W P A   s h o w   t h at   in p u r e tu r n   lo s s   ( S1 1 )   less   th an   - 1 0 d B ,   w h ic h   co n s id er s   as  g o o d   r etu r n   lo s s .   Gai n   S2 1   ab o v 1 0 d B ,   an d   w a s   al m o s f lat  o v er   t h en tir e   b an d w id t h .   T h p r o p o s ed   d ev ice  w as  u n co n d itio n a ll y   s tab l ( K> 1 ) ,   an d   in ter - m o d u lat io n   d is to r tio n   ( I MD 3 )   less   t h an   - 5 0 d B c.   T h d esig n ed   a m p li f ier   ca n   b u s ed   in   s atellite  co m m u n ica tio n s ,   wir eless   ap p licatio n s   ( W L A N,   W iM A X) ,   an d   o th e r   ap p licatio n s   in   m icr o w a v en g i n ee r i n g .   O th er   m atc h i n g   tech n iq u es  s u ch   a s   m u lti - s ec tio n   q u ar ter   w av tr a n s f o r m er   ca n   b u s ed   in   o r d er   to   m in i m ize   t h r etu r n   lo s s   a n d   in cr ea s th g ain .       ACK NO WL E D G E M E NT   T h is   w o r k   w a s   s u p p o r ted   b y   UT eM   Z a m ala h   Sch e m e.   T h e   au th o r s   w o u ld   also   lik to   t h an k   C en ter   f o r   R e s ea r ch   a n d   I n n o v atio n   Ma n ag e m e n t   ( C R I M) ,   C e n tr o f   E x ce lle n ce ,   UT eM ,   UT eM s   r esear ch   g r a n t   J UR N A L /2 0 1 8 /FKEKK /Q0 0 0 0 1   an d   Un i v er s iti   T ek n i k al  M ala y s ia   Me la k ( UT eM )   f o r   th eir   en co u r a g e m e n t   an d   h elp   in   s p o n s o r in g   t h is   s tu d y .         RE F E R E NC E   [1 ]   Z.   Zak a ria,  e a l . ,   De v e lo p m e n o f   W id e b a n d   P o w e Am p li f ier  f o RF /M icro w a v e   F ro n t - e n d   S u b s y ste m ,   J u rn a l   T e k n o lo g i ,   v o l.   6 8 ,   n o .   3 ,   p p .   1 0 5 - 1 1 2 ,   2 0 1 4 .   [2 ]   M .   F .   M .   F a d h li ,   e t   a l . ,   In term o d u latio n   d isto rt io n   o f   In teg ra ted   P o w e Am p li f ier  a n d   F il ter  u s in g   S i n g le  S tu b   T u n e rs  f o G re e n   Co m m u n ica ti o n ,   2 0 1 4   2 n d   I n ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   El e c tro n i De sig n   ( ICED) ,   p p .   3 7 8 - 3 8 2 ,   2 0 1 4 .   [3 ]   M .   F .   J.  A b d u lrah m a n   sh u e a M o h se n   A lg a d a m i,   De si g n   a n d   De v e lo p m e n o f   C - b a n d   M icro w a v e   Am p li f ier  f o w irele ss   A p p li c a ti o n s ,   2 0 1 4   IEE 2 n d   In ter n a ti o n a S y mp o siu o n   T e lec o mm u n ica ti o n   T e c h n o lo g ies   p p .   4 0 4 - 4 0 7 ,   2 0 1 4 .   [4 ]   J.  T a n ,   K.  S .   Y u k ,   a n d   G .   R.   Bra n n e r,   De sig n   o f   a   Hig h   P o w e r,   W id e b a n d   P o w e Am p li f ier  u sin g   A l G a G a N   HEM T ,   2 0 1 7   IEE 1 8 th   W ire les s a n d   M icr o wa v e   T e c h n o lo g y   Co n fer e n c e   ( W A M ICON) ,   2 0 1 7 .   [5 ]   M .   F .   S i d d i q u e ,   e a l .,  De sig n   a n d   S im u latio n   o f   Ca sc a d e d   Clas s - A   M icro w a v e   P o w e Am p li f ier ,   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o El e c trica a n d   C o mp u t e r E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) v o l.   3 ,   n o .   5 ,   p p .   6 3 5 - 6 3 9 ,   2 0 1 3 .   [6 ]   W .   Ch e n ji a n ,   e a l . ,   0 . 1 8   μ  m   CM OS  L o w   V o lt a g e   P o w e Am p li f ier  f o W S A p p li c a ti o n ,   T EL KOM NIKA   ( T e lec o mm u n ica ti o n ,   Co m p u t in g   El e c tro n ics   a n d   C o n tro l) v o l.   1 1 ,   n o .   8 ,   p p .   4 4 7 0 - 4 4 7 6 ,   2 0 1 3 .   [7 ]   F .   Yo u ,   e a l . ,   2 4 G Hz   w id e b a n d   p o w e a m p li f ier  w it h   u lt ra - f lat   g a in   a n d   h ig h   P A E ,   El e c tro n ics   L e tt e rs v o l.   4 9 ,   n o .   5 ,   p p .   3 2 6 - 3 2 7 ,   2 0 1 3 .   [8 ]   N.  M a so u m i ,   A   F u ll y   In teg ra ted   L in e a CM OS  P o w e Am p li f ier  w it h   Hig h   Ou tp u P o w e a n d   Dy n a m ic  Ra n g e   f o r   W iM A X   A p p li c a ti o n ,   2 0 1 3   8 t h   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   De sig n   &   T e c h n o lo g y   o f   In te g ra ted   S y s tem i n   Na n o sc a le E ra   ( DTIS ) ,   p p .   3 0 - 3 4 ,   2 0 1 3 .   [9 ]   V .   P .   B h a le,  e a l .,   “3 - 5   G Hz   CM OS  P o w e Am p li f ier  De sig n   f o Ultra  W id e - Ba n d   A p p li c a ti o n ,   2 0 1 4   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   E lec tro n ics   a n d   Co mm u n ica ti o n   S y ste m ,   p p .   3 - 5 ,   2 0 1 4 .   [1 0 ]   S .   M a h e rsi,   e a l .,   De sig n   o f   a   W id e   Ba n d   RF   Am p li f ier  u sin g   S c a tt e rin g   P a ra m e ter s ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   Co mp u ter   A p p li c a ti o n s ,   v o l.   6 6 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 - 4 ,   2 0 1 3 .   [1 1 ]   A .   Ra c h a k h ,   e a l .,   A   No v e Co n f ig u ra ti o n   o f   a   M icro strip   M icr o w a v e   W id e b a n d   P o w e Am p li f i e f o W i r e les s   A p p li c a ti o n ,   T EL KOM NIKA   (T e lec o mm u n ica ti o n ,   Co mp u ti n g   El e c tro n ics   a n d   Co n tro l) ,   v o l.   1 6 ,   n o .   1 ,     p p .   2 2 4 - 2 3 3 ,   2 0 1 8 .   [1 2 ]   S .   C.   Cri p p s ,   RF   P o w e Am p li f iers   f o W irele ss   Co m m u n ica ti o n s ,   2 n d   e d i ti o n ,   A rtec h   Ho u se   M icro w a v e   L ib ra r y ,   2 0 0 6 .   [1 3 ]   D.  M .   P o z a r,   M icro w a v e   En g in e e rin g ,   F o u r th   E d it i o n .   Jo h n   W iely ,   a n d   S o n s,   In c . ,   2 0 1 2 .                       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   o f W id e - b a n d   P o w er A mp lifi er B a s ed   o n   P o w er C o mb in er Tec h n iq u w it h   Lo w     ( Mu s s a   Ma b r o k )   3511   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS        M u ss a   M a b r o k     w a b o rn   in   Li b y a ,   in   1 9 9 1 .   He   re c e iv e d   th e   B. S   d e g re e   in   El e c tri c a a n d   El e c tro n i c   En g in e e rin g   (T e lec o m m u n ica ti o n f ro m   S irt e   Un iv e rsit y ,   in   2 0 1 4 .   A n d   M a ste d e g re e   in   El e c t ro n ic   En g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia   M e la k a   (U T e M ),   in   2 0 1 7 .     His res e a rc h   in tere st i n c l u d e m icro w a v e   d e v ic e d e sig n   su c h   a f il ters ,   a n d   a m p li f iers .   He   is  c u rre n tl y   w o rk in g   to w a rd h is  d o c to ra te  d e g re e   in   El e c tro n ic  En g in e e rin g   in   Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia   M e lak a   (U T e M ) .         Pro Dr .   Za h r il a d h a   Z a k a r ia   -   w a b o rn   in   M a lay sia   in   1 9 7 5 .   He   re c e i v e d   th e   B.   En g .   a n d   M .   E n g .   in   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  En g in e e rin g   f ro m   th e   Un iv e rsiti   T e k n o l o g i   M a la y sia   in   1 9 9 8   a n d   2 0 0 4   re sp e c ti v e l y .   He   o b tain e d   h is  D o c to ra te  f ro m   T h e   Un iv e rsit y   o f   L e e d in   2 0 1 0   i n   th e   f ield   o f   M icro w a v e   En g in e e rin g .   F ro m   1 9 9 8   to   2 0 0 2 ,   h e   w a s   w it h   S T M icro e lec tro n ics ,   b a se d   in   M a la y sia   w h e re   h e   w o rk e d   a P r o d u c En g in e e r.   He   is  c u rr e n tl y   a   P ro f e ss o a n d   C o o r d in a t o o f   Ce n tre  f o T e lec o m m u n ica ti o n   Re se a rc h   a n d   In n o v a ti o n   (Ce T RI)  a th e   F a c u lt y   o f   El e c tro n ic  a n d   C o m p u ter  En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia   M e l a k a   (U T e M ),   w h e re   h e   tea c h e th e   e l e c tro n ic  s y ste m ,   c o m m u n ica ti o n   p r in c ip les ,   m icro w a v e   e n g in e e rin g ,   w irele ss   c o m m u n ica ti o n s an d   sig n a p ro c e ss in g .   His res e a rc h   in tere sts in c lu d e   a   v a riet y   o f   m icro w a v e   d e v i c e d e v e lo p m e n su c h   a p lan a a n d   n o n - p lan a m icro w a v e   f il ters ,   re so n a to rs,   a m p li f iers ,   a n d   a n ten n a s.  He   a lso   in v e sti g a tes   d a ta  c o m m u n ica ti o n   a n d   ra d i o w a v e   p ro p a g a ti o n   i n   w irele ss   c o m m u n ica ti o n   sy ste m s.  He   h a p u b li sh e d   m o re   th a n   1 0 0   sc ien t if ic  p a p e rs  in   jo u rn a ls,   p ro c e e d in g s,  a n d   b o o k - c h a p ters .   He   h o ld s   8   in tellec tu a p r o p e rty   rig h ts  a n d   h e   h a w o n   se v e ra a wa rd in c lu d in g   g o ld   m e d a d u rin g   se v e ra re se a r c h   a n d   in n o v a ti o n   e x h ib i ti o n s at t h e   n a ti o n a a n d   i n tern a ti o n a l   lev e l,   su c h   a th e   UT e M EX   2 0 1 2 ,   2 0 1 3   &   2 0 1 5 ,   M a lay sia   T e c h n o l o g y   E x p o   (M T 2 0 1 2 - 2 0 1 4   a n d   2 0 1 6 ),   IT E X   2 0 1 6 ,   I n tern a ti o n a T ra d e   F a ir  Id e a In v e n ti o n Ne w   P r o d u c ts  (iE NA   2 0 1 2 in   Nu re m b e rg ,   G e r m a n y ,   S e o u In tern a ti o n a In v e n ti o n   F a ir  ( S ii F   2 0 1 3 )   in   S e o u l,   Ko re a .             Na sr u ll a h   S a if u ll a h   -   w a b o rn   in   M a lay sia ,   in   1 9 9 1 .   He   re c e iv e d   th e   B. S   d e g re e   in   El e c tro n ic   En g in e e rin g   (W irele ss   Co m m u n ica ti o n w it h   h o n o u rs   f ro m   Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia   M e l a k a   (UT e M ),   in   2 0 1 4 .   He   jo i n e d   th e   M icro w a v e   Re s e a rc h   G ro u p ,   Ce n tre  f o T e l e c o m m u n ica ti o n   Re se a rc h   a n d   In n o v a ti o n   (Ce T RI),   Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia ,   in   2 0 1 4   u n t il   p re se n t .   His  c u rre n t   re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   a   v a riet y   o f   m ic ro w a v e   d e v ice d e v e lo p m e n su c h   a a m p li f i e rs,  f il ters   a n d   a n ten n a s.   He   is  c u rre n tl y   w o rk in g   to w a rd h is  M a ste in   S c ien c e   o f   El e c tro n ic  En g in e e rin g   in   Un iv e rsiti   T e k n ik a l   M a la y sia   M e lak a   (UTe M ).     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.