I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io ( I J RA)   Vo l.  1 4 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 5 ,   p p .   82 ~ 92   I SS N:  2 7 2 2 - 2 5 8 6 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijra . v 1 4 i 1 . p p 82 - 92           82       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r a . ia esco r e. co m   Enha ncing   efficie ncy  and relia bili t y  in  hig h - po wer   micro wa v a mplifiers: a  no v el circ ui driv er  ap pro a ch       Ali J ebelli 1 ,   Na f is eh  L o t f i 1 ,   M a ra l P a rt o v iba k hs h 2 ,   Are zo o   M a ha ba di 3 ,   M o ha m m a Sa eid Za re 4   1 D e p a r t me n t   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   D e s i g n ,   R o b o t i c   C e n t u r y   I n c . ,   A l b e r t a ,   Ed mo n t o n ,   C a n a d a   2 D e p a r t me n t   o f   A e r o s p a c e   E n g i n e e r i n g ,   R y e r so n   U n i v e r si t y ,   T o r o n t o ,   C a n a d a   3 D e p a r t me n t   o f   B a si c   E n g i n e e r i n g   S c i e n c e ,   Te h r a n   U n i v e r si t y ,   Te h r a n ,   I r a n   4 F a c u l t y   o f   N e w   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g i e s ,   T e h r a n   U n i v e r si t y ,   Te h r a n ,   I r a n       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   8 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   2 3 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Oct  6 ,   2 0 2 4       Th is  p a p e i n tr o d u c e a n   i n n o v a ti v e   c ircu it   d ri v e e n g i n e e re d   t o   si g n ifi c a n tl y   e n h a n c e   th e   e fficie n c y   a n d   l o n g e v it y   o h i g h - p o we m icro wa v e   a m p li fiers ,   a d d re ss in g   c rit ica li m it a ti o n o trad it io n a d riv e rs  i n   h a n d li n g   h i g h - p o we r   sy ste m s.  Th e   p ro p o se d   d e sig n   fe a tu re a d v a n c e d   v o lt a g e   se q u e n c i n g ,   w h ich   is  c ru c ial  f o e x ten d in g   c o m p o n e n li fe   a n d   e n s u rin g   sa fe   o p e ra t io n   with in   th e   sa fe   o p e ra ti n g   a re a   (S OA ).   By   in teg ra ti n g   a   so p h ist ica ted   c i rc u it   b o a rd   with   re a l - ti m e   fe e d b a c k   se n so rs ,   c o n tro ll e d   b y   a   m icro c o n t r o ll e r,   t h e   sy ste m   e n su re c o n ti n u o u m o n it o ri n g   a n d   ra p id   re sp o n se   t o   p o ten ti a o p e ra ti o n a l   h a z a rd s.  Th e   d ri v e a u to m a ti c a ll y   e n g a g e a   fa il - sa fe   m o d e   wh e n   t h re sh o l d s   a re   b re a c h e d ,   p ri o rit izi n g   e fficie n c y   o p ti m iza ti o n   a n d   m i n imiz in g   e n e r g y   wa ste .   Rig o ro u tes ti n g   h a c o n fi rm e d   th e   c ircu it   d ri v e r c a p a b il it y   to   m e e t   a n d   e x c e e d   th e   strin g e n t   d e m a n d o f   h i g h - p o we m icr o wa v e   a m p li fier   a p p li c a ti o n s.  T h is  w o rk   o ffe rs  a   ro b u st,  re li a b le  so lu ti o n   t h a n o o n l y   o v e rc o m e e x isti n g   c h a ll e n g e s   b u t   a lso   se ts  a   n e sta n d a r d   fo r   th e   p e rfo rm a n c e   a n d   sa fe ty   o m icro wa v e   a m p li fica ti o n   sy ste m s,  m a k in g   i a   v a lu a b le co n tri b u t io n   to   th e   fiel d   o p o we e lec tro n ics .   K ey w o r d s :   C ir cu it o p tim izatio n   Dr iv er   cir cu its   Galliu m   n itrid e   Mic r o wav am p lifie r s   Po wer   ef f icien cy   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ali Jeb elli   Dep ar tm en t o f   E n g in ee r in g   a n d   Desig n ,   R o b o tic  C en tu r y   I n c .   Alb er ta,   C an ad a   E m ail: a li.jeb elli@ ieee . o r g       1.   I NT RO D UCT I O N   T h p r im ar y   ch alle n g ad d r ess ed   in   th is   r esear ch   is   th in e f f icien cy   an d   r e d u ce d   life s p a n   o f   h ig h - p o wer   m icr o wav am p lifie r s   wh en   u s in g   tr ad itio n al   d r iv e r   cir cu its .   Sp ec if ically ,   th is   s tu d y   aim s   to   ad d r ess   th is s u o f   v o ltag e   s eq u e n cin g ,   wh ich   cr itically   im p ac ts   b o th   th e f f icien cy   an d   th e   lo n g - ter m   r eliab ilit y   o f   th ese  cir cu its .   Ou r   wo r k   p r o p o s es  n o v el  cir c u it  d r iv er   d esig n ed   to   tack le  t h ese  p r o b lem s   b y   o p tim izin g   p o wer   co n tr o l a n d   im p r o v in g   t h o v er all  d u r a b ilit y   o f   m icr o wav e   am p lifie r s .   Mic r o wav am p lifie r s   p lay   c r u cial  r o le  in   v a r io u s   in d u s tr ies,  r an g in g   f r o m   m o d er n   co m m u n icatio n   d ev ices  to   p r ec is io n   m ea s u r e m en eq u ip m e n [ 1 ] [ 4 ] .   W ith   th ad v en o f   wir eless   co m m u n icatio n s ,   th e   d em an d   f o r   m icr o wav am p l if ier s   h as  in cr ea s ed   cr itically ,   n ec ess itatin g   s u p er io r   p er f o r m an ce   an d   co s t - ef f ec tiv en ess   [ 5 ] .   R ec en ad v an ce m en ts   also   h ig h lig h th ex p an d i n g   ap p licatio n s   o f   m i cr o wav tech n o lo g y   in   ar ea s   s u ch   as  r ea l - tim m o n ito r in g   s y s tem s   f o r   l u b r ica n d ep letio n   o n   s u r f ac es  [ 6 ] ,   th d ev elo p m en t   o f   p o wer   am p lifie r s   tailo r ed   f o r   n ex t - g e n er atio n   wir eless   s y s tem s   [ 7 ] ,   a n d   h ig h - tem p er atu r s tab le  am p lifie r   ch ar ac ter is tics   u s in g   g alliu m   n itrid ( GaN )   h ig h   elec tr o n   m o b ilit y   tr an s is to r s   ( HE MT s )   o n   a d v an ce d   s u b s tr ates  f o r   en h an ce d   p e r f o r m an ce   [ 8 ] .   A d d itio n ally ,   in n o v atio n s   in   m u lti - h ar m o n ic  t u n ed   p o we r   am p lifie r s   f o r   S - b a n d   f r eq u en cies  ar p av in g   th e   way   f o r   im p r o v ed   p er f o r m an ce   in   5 ap p licati o n s   [ 9 ] .   T h e   r ap i d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S I n t J Ro b   &   Au to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         E n h a n cin g   efficien cy   a n d   r eli a b ilit in   h ig h - p o w er mic r o w a ve   a mp lifi ers :   a   n o ve l c ir cu it  …  ( A li J eb elli )   83   p r o g r ess   in   GaN   in teg r ated   ci r cu it  tech n o lo g ies,  wh ich   in cl u d es  en h an ce m e n ts   in   tr an s is t o r   s ca lin g ,   s u p p ly   v o ltag e,   an d   o u t p u p o wer   d e n s ity ,   is   d r iv in g   c r itical  p ar ad ig m   s h if in   h i g h - p o wer   ap p licatio n s   ac r o s s   R F   an d   m m - wav e   b an d s   [ 1 0 ] .   Fu r th er m o r e,   th d ev elo p m en t   o f   lo w - n o is am p lifie r s   ( L N As)  u s in g   GaN - on - s ilico n   p r o ce s s es  in   th W - b an d   d em o n s tr ates  th e   cr itical  p o ten tial  f o r   f u t u r m illi m eter - wav e   co m m u n icatio n s ,   co m b i n in g   h ig h   g ai n   with   lo n o is an d   p av in g   th way   f o r   m ass   p r o d u ctio n   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] Mo r r ec en tly ,   d is tr ib u te d   p o wer   am p lifie r   ( DPA)   to p o l o g ies  h av e   b ee n   in tr o d u ce d ,   o f f er i n g   s u b s tan tial  im p r o v em e n ts   in   p o wer   co m b in in g   ef f icien cy   a n d   o p er ati o n al  b an d wid th ,   m a k in g   t h e m   s u itab le  f o r   h ig h - s p ee d   co m m u n icatio n   s y s tem s   an d   m illi m eter - wav ap p lic atio n s   [ 1 3 ] .   T h ese  d ev elo p m e n ts   f u r th er   b r o ad e n   th ap p licab ilit y   o f   m icr o wav e   co m p o n en ts   b ey o n d   t r ad itio n al  d o m ain s .   T h is   ar ticle  f o cu s es  o n   h ig h - f r eq u en cy   am p lifie r s ,   p ar ticu lar ly   th o s em p lo y in g   GaN ,   k ey   m ater ial  in   m icr o wav am p lifie r   p r o d u ctio n .   GaN - b ased   am p lifie r s   ca n   b ca teg o r ized   in to   two   ty p es:  th o s u tili zin g   Sil ico n   ( Si)  o r   Sil ico n   C ar b id e   ( SiC )   co m p o n e n ts ,   an d   th o s em p lo y in g   h o m o   ep itax ial  s tr u ctu r es  [ 1 4 ] .   Ho m o   ep itax ial  s tr u ctu r es  o f f er   d is tin ct  ad v an tag es  d u to   th eir   h i g h er   b r ea k   v o ltag es,  e n ab lin g   th d ev elo p m en o f   h ig h er - p o wer   d e v ices  co m p a r ed   to   Si  o r   SiC   am p lifie r s   [ 1 5 ] [ 1 7 ] .   T h u s o f   ad v a n ce d   s u b s tr ates  lik e     3C - SiC / Si  h as  b ee n   s h o wn   to   f u r th er   e n h an ce   tem p er atu r s tab ilit y   an d   p er f o r m an ce ,   m a k in g   th em   s u itab l e   f o r   h ig h - tem p e r atu r a p p licatio n s   [ 8 ] .   W h ile  th in d u s tr y   is   ac tiv ely   in v o lv ed   i n   d esig n in g   an d   m a n u f ac tu r i n g   n ew  m icr o wav a m p lifie r s ,   cr itical  ch allen g lies   in   th ass o ciate d   d r iv er   cir c u its .   Desp ite  th av ailab ilit y   o f   am p lifie r s   th em s elv es,  th ese   cr u cial  cir cu its ,   wh ich   ar e   e s s en tial  f o r   o p tim izin g   m icr o wav am p lifie r   p e r f o r m an c e,   o f ten   en c o u n ter   co m p atib ilit y   is s u es  with   ex is tin g   s etu p s .   T h p r im ar y   ch al len g r ev o lv es  ar o u n d   d r iv i n g   th ese  m icr o wav e   am p lifie r s ,   p ar ticu lar ly   i n   r el atio n   to   th g ate  v o ltag e,   wh ich   h as  cr itical  im p ac o n   f o r war d   p o wer   an d   co m p o n en life s p an   [ 1 8 ] .   T h g ate  v o ltag e x h ib its   v ar iat io n   with in   s p ec if ic  f r e q u en c y   r an g es,  lead in g   to   p ea k   p o wer   b ein g   ac h iev ed   at  p ar ticu lar   g ate  v o ltag es f o r   ea ch   f r eq u en cy   r an g e   [ 1 8 ] .   Par a m eter s   s u ch   as g ain ,   p o wer ,   tem p er atu r e ,   ef f icien c y ,   n o is e,   an d   s y s tem   lin ea r ity   p lay   c r u cial  r o les  in   t h d esi g n   o f   th ese  s y s tem s   [ 1 9 ] [ 2 0 ] .   I n   r esp o n s to   th ese  ch allen g e s ,   co m p an ies  a r ac tiv ely   d e v elo p in g   cir cu its   f o r   m icr o wav am p lifie r   b iasi n g .   Fo r   ex a m p le,   An al o g   Dev ices  is   wo r k in g   to war d s   m an u f ac tu r i n g   cir c u it  d es ig n ed   to   b ias  g ate  tr an s is to r s ,   th er eb y   m in im izin g   th n o is ass o ciate d   with   m i cr o wav am p lifie r s   [ 2 0 ] .   T h eir   ap p r o ac h   in v o l v es  g en er atin g   n e g ativ v ar ia b le  p u ls ed   v o ltag o n   th g ate,   cr ea tin g   s u itab le  d r iv er   f o r   m i cr o wav am p lifie r s   o p er atin g   with   p u ls ed   o u tp u t.  Simu latio n   r esu lts   h ig h lig h t   th n ec ess ity   f o r   a n   i n v er ter   v o ltag r eg u lato r   with   an   o u t p u cu r r en o f   at  least   2 0 0   m A.   Ho wev e r ,   d u to   lim itatio n s   in   b iasi n g   with   a   s in g le  s u p p ly ,   th is   r esear ch   ad o p ts   an   in n o v ativ e   an d   d is tin ct  ap p r o ac h   to   b ias  an d   p u ls th cir cu it,  s im ilar   t o   An alo g   De v ices   ap p r o ac h   [ 1 7 ] ,   u tili zin g   g ate  v o ltag to   co n tr o l th o u tp u t   p o wer .   Alter n ativ ap p r o ac h es  b y   an alo g   d e v ices  [ 2 1 ]   h a v a ls o   b ee n   ex p lo r ed .   T h ese  a p p r o ac h es  d em o n s tr ate  b en e f its   in   ter m s   o f   in cr ea s ed   life s p an   o f   in d iv id u al  p a r ts   b y   em p lo y in g   s eq u en ce   v o ltag es.   Ho wev er ,   th g ate  v o ltag r e m ain s   co n s tan with in   f r eq u en cy   r an g e,   p o ten tially   lim itin g   th ac h iev em e n o f   p ea k   p o wer   ac r o s s   th e n tire   f r eq u en c y   s p an .   An o th er   a p p r o ac h   b y   th e   s am co m p an y   [ 2 2 ]   aim s   to   m ax im ize   p o wer   ac r o s s   th f r eq u en cy   r a n g o f   t h s y s tem .   Ho we v er ,   th er ar e   d is cr ep a n cies  in   test i n g   p ar ts ,   s u ch   as  th e   m ax im u m   d r ai n   v o ltag e,   wh i ch   is   1 6   V,   wh er ea s   o u r   s tu d y   p io n ee r s   2 4   d r ain   v o lt ag s y s tem   d esig n .   Ma x im   I n teg r ate d   [ 2 3 ] ,   s im il ar   to   an alo g   d e v ices ,   h as  also   in v esti g ated   s im ilar   ap p r o ac h es  b u with   2 4   d r ain   v o ltag e.   Ho we v er ,   t h eir   ap p r o ac h   o n ly   wo r k s   with   p a r ts   th at  o p er ate  with   p o s itiv v a r y in g   g ate  v o ltag es   [ 2 3 ] .   I n   co n tr ast,  o u r   s tu d y   f o cu s es  o n   d esig n in g   a   d r iv e r   f o r   a   m icr o wa v am p lifie r   with   2 4   V   v ar y in g   n eg ativ g ate  v o ltag e,   wh ic h   i s   n o v el  asp ec t n o t e x p lo r ed   b y   p r e v io u s   r esear ch e r s   an d   c o m p an ies.   It   i s   wo r th   n o tin g   t h at  s o m e   m icr o wav am p lifie r s   ar e   b iase d   u s in g   a   co n s tan c u r r e n ap p r o ac h .   Fo r   in s tan ce ,   I n GaP  HB T   ( in d iu m - g alliu m - p h o s p h id e - h eter o j u n ctio n   b i p o lar   tr a n s is to r )   am p lifie r s   u tili ze   p air   o f   Dar lin g to n   tr an s is to r s   b iased   th r o u g h   a n   ex ter n al  r esis to r ,   wh ich   h elp s   eq u alize   th e   b ias  cu r r en to   t h s u p p ly   cu r r e n [ 2 4 ] .   Ad d itio n a lly ,   lo eq u iv alen s er ies  r esis tan ce   ( E SR )   b lo ck in g   ca p ac ito r s   ar n ec ess ar y   at  th in p u t a n d   o u tp u t o f   th s y s tem   to   m in im ize  in s er tio n   lo s s   o r   v o ltag s tan d in g   wav r atio   ( VSW R )   at  lo wer   f r eq u e n cies  [ 2 1 ] .   Pro p er   co m p o n en s elec tio n   is   cr u cial  f o r   p o wer   an d   ef f icien cy   o p tim izatio n ,   as  ex ce ed in g   th r ec o m m e n d ed   b ias  cu r r en t   m ay   lead   to   in c r ea s ed   ju n ctio n   tem p er atu r an d   d ec r ea s ed   m ea n   tim to   f ailu r e   ( MT T F)  o f   th p ar ts   [ 2 4 ] .   Desp ite  cr itical  ad v an ce m en ts   in   th f ield ,   c h allen g es  s till   p er s is in   ac h iev in g   p ea k   p o we r   ac r o s s   th en tire   f r e q u en c y   s p an ,   p ar ti cu lar ly   in   s y s tem s   o p er atin g   with   v ar y in g   g ate  v o ltag es .   Fu r th er m o r e,   th e   d is cr ep an cy   b etwe en   test ed   m ax im u m   d r ain   v o ltag es  in   p r ev io u s   s tu d ies  a n d   t h p r o p o s ed   d r iv er   cir cu it d esig n   n ec ess itates  f u r th er   in v esti g atio n .   I n   s y n th esizin g   in s i g h ts   f r o m   ex te n s iv liter atu r r ev iews,  th is   p ap er   p r esen ts   co m p r eh e n s iv s tu d y   o n   a   n ewly   d esig n e d   d r iv e r   th at  o p er ates  with   v ar ia b le  g ate  v o ltag ac r o s s   th p ar t s   f r eq u e n cy   r an g e .   T h is   d esig n   n o o n ly   aim s   to   m a x im ize  o u tp u p o wer   b u also   in co r p o r ates  r o b u s t   s af ety   m ec h an is m s   to   en s u r e   s y s tem   r eliab ilit y   in   th ev e n o f   m icr o s y s tem   f ailu r es,  in s p ir ed   b y   p r o v en   m eth o d o l o g ies s u ch   as th o s f r o m   T ex as I n s tr u m en [ 2 5 ] [ 2 6 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S I n t J Ro b   &   Au to m Vo l .   1 4 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 5 :   82 - 92   84   I n   th is   s tu d y ,   o u r   p r im ar y   aim   is   to   ad d r ess   th ese  ch allen g es   b y   d esig n i n g   a n d   im p lem e n ti n g   n o v el  d r iv er   ci r cu it  f o r   GaN - b ased   m icr o wav e   am p lifie r s .   Ou r   ap p r o ac h   r ev o l v es  ar o u n d   th g en e r atio n   o f   a   n eg ativ v ar iab le  p u ls ed   v o lta g to   p r ec is ely   co n tr o th g at v o ltag e,   th er e b y   o p tim izin g   f o r war d   p o wer   an d   p r o lo n g in g   t h co m p o n e n life s p an .   Op er atin g   with   s in g le  s u p p ly ,   o u r   cir c u it  v ar ies  th g ate  v o ltag with in   th d esire d   f r eq u en c y   r an g e ,   en ab lin g   th attain m en o f   p ea k   p o wer   at  s p ec if ic  g ate  v o ltag es  f o r   ea ch   f r eq u e n cy   b a n d .   M o r eo v e r ,   w m eticu lo u s ly   co n s id er   th m ax im u m   d r ain   v o ltag o f   th s y s tem   to   f in e - tu n e   th d r ain   c u r r en t a n d   p o wer ,   u ltima tely   en h an cin g   th o v er al l p er f o r m an ce   o f   th m icr o wa v am p lifie r .   T h u n iq u c o n tr ib u ti o n   o f   o u r   wo r k   lies   in   th d ev elo p m en o f   th is   in n o v ativ d r i v er   cir cu it  f o r   GaN - b ased   m icr o wav e   am p li f ier s .   Div er g in g   f r o m   p r ev io u s   ap p r o ac h es,  o u r   cir cu it  i n co r p o r ates  v ar y in g   g ate  v o ltag ac r o s s   th f r eq u e n cy   r an g e,   f ac ilit atin g   th ac h iev em en o f   p ea k   p o wer   at  s p ec if ic  g ate  v o ltag es  f o r   ea c h   f r eq u e n cy   b an d .   T h is   d esig n   n o o n ly   ad d r ess es  th lim itatio n s   o f   ex is tin g   m et h o d s   b u also   en s u r es   s ea m less   co m p atib ilit y   with   c u r r en t   s etu p s   b y   o p er atin g   wi th   s in g le   s u p p l y .   Ad d itio n a lly ,   b y   tak in g   in t o   ac co u n t h m ax i m u m   d r ain   v o ltag o f   th e   s y s tem ,   we  o p tim ize  th d r ain   c u r r e n an d   p o wer ,   u n l o ck in g   th e   f u ll p o ten tial o f   th m icr o wav am p lifie r .   T h is   co m p r eh e n s iv s tu d y   ai m s   to   p r o v id v alu a b le  in s ig h ts   in to   th d esig n   a n d   im p lem en tatio n   o f   d r iv er   cir cu its   f o r   m icr o wa v am p lifie r s .   T h r o u g h   a   m eticu lo u s   p r esen tatio n   o f   o u r   m eth o d o lo g y ,   ex p er im en tal  r esu lts ,   an d   p er f o r m an ce   ev alu atio n   o f   th p r o p o s ed   d r iv er   ci r cu it,  we  s h o wca s o u r   i n n o v atio n   in   d ev elo p i n g   n o v el  a p p r o a ch   th at  in co r p o r ates  v a r y in g   g ate  v o ltag e   ac r o s s   th f r e q u en cy   r an g e .   Ou r   d esig n   em p o wer s   th e   attain m en o f   p ea k   p o wer   at   s p ec if ic  g ate  v o ltag es  f o r   ea c h   f r eq u en cy   b an d   wh ile   o p er atin g   with   s in g le  s u p p l y .   Fu r th er m o r e,   we  p r io r itize   th o p tim izatio n   o f   d r ain   c u r r en an d   p o wer   b y   co n s id er in g   t h m ax im u m   d r ai n   v o ltag o f   th s y s tem .   T h f in d i n g s   p r esen ted   i n   th is   r esear ch   cr itically   co n tr ib u te  to   th ad v a n ce m en o f   th f ield   o f   m icr o wav am p lifie r   d r i v er   cir cu its   an d   h o ld   p r ac tical  im p li ca tio n s   f o r   th d ev elo p m en o f   h ig h - p e r f o r m an ce   m icr o wav am p lifie r s .   W f ir m ly   b eliev t h at  o u r   wo r k   will  s er v as  ca taly s f o r   f u r th er   r esear c h   an d   in n o v atio n   in   th is   a r ea ,   p av i n g   th way   f o r   r em ar k a b le  im p r o v em e n ts   in   p er f o r m a n c e,   ef f icien c y ,   an d   r eliab ilit y   in   m icr o wav a m p li f ier   s y s tem s .   T h r em ain d er   o f   th is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo ws.  Sectio n   2   p r o v i d es  d etails  o f   th e   p r o p o s ed   d r iv er   ci r cu it  d esig n   m eth o d o lo g y   an d   co n s id er atio n s .   Sectio n   3   d escr ib es  th e x p er im en tal  s etu p   an d   p r esen ts   th o b tain ed   r esu lts .   Fin ally ,   Sectio n   4   p r o v id es  co m p r eh e n s iv an aly s is   o f   th r esu lts ,   s u m m ar izes   th f in d in g s ,   d is cu s s es th im p licatio n s ,   an d   s u g g ests   f u tu r r esear ch   d ir ec tio n s .       2.   M E T H O D   T h is   s ec tio n   d elin ea tes  s y s tem atic  ap p r o ac h   f o r   t h o p er a tio n   o f   h ig h - p o we r   m icr o wav am p lifie r   cir cu its ,   em p h asizin g   cr itica s eq u en ce s   an d   tec h n ical  s tr ateg ies  to   en s u r o p tim al   p er f o r m an ce   a n d   r eliab ilit y .   T h s ig n if ican ce   o f   ad h er in g   to   p r ec is v o ltag s eq u en ce s   d u r in g   th ac tiv atio n   an d   d ea ctiv atio n   p h ases   is   u n d er s co r ed   d u to   th eir   p r o f o u n d   im p ac o n   th cir cu it s   life s p an   an d   r elia b ilit y   [ 2 2 ] .   I n   th is   s ec tio n ,   we  m eticu lo u s ly   d eli n ea te  o u r   a d v an ce d   m eth o d o l o g y   f o r   d r iv in g   m icr o wav e   a m p lifie r   cir cu its ,   a   co r n er s to n o f   o u r   r esear ch .   Ou r   ap p r o ac h   is   ch ar ac ter ized   b y   its   p r ec is io n   an d   in n o v ati o n ,   wh ich   n o o n ly   b o ls ter s   r eliab ilit y   b u t a ls o   cr it ically   ex ten d s   th co m p o n en ts   life s p an .     2 . 1 .     Act i v a t io n a nd   dea ct iv a t io n sequ ence s   Activ atio n   o f   th cir c u it  co m m en ce s   with   p r ec is ap p lica tio n   o f   - 5   g ate  v o ltag e ,   m eticu lo u s ly   p r ep ar in g   th s y s tem s   co m p o n en ts   f o r   o p e r atio n .   Su b s eq u e n tly ,   we  en g ag 2 6   d r ain   v o ltag e,   in   h ar m o n y   with   th s y s tem s   r eq u is ites ,   th u s   en er g izin g   th e   cir cu it.  A   f in e - tu n e d   g ate  v o ltag e,   d ef tl y   co n tr o lled   with in   t h e   - 1 . 5   V   t o   - 3   V   r a n g e ,   e n s u r e s   t h a t t h e   d r a i n   c u r r e n t   r ea c h es   i ts   d es i g n a t e d   r a n g e .   T h is   m et i c u l o u s   p r e p a r at i o n   c u l m i n a t es   i n   t h e   p r o v is i o n   o f   th e   R F   s i g n a l   i n p u t ,   m a r k i n g   t h e   s y s t e m s   r e a d i n e s s   f o r   h i g h - p o w e r   o p e r a t i o n s .   Up o n   d ea ctiv atio n ,   we  b e g in   b y   ce asin g   th R s ig n al  in p u t.  Fo llo win g   th is ,   t h g ate   v o l tag is   s et  b ac k   to   - 5   V,   ef f ec tiv el y   r ed u cin g   th e   co m p o n e n t s   d r ain   cu r r en t o   n u ll  s tate.   T h d r ain   v o ltag e   is   th en   m eticu lo u s ly   s ca led   d o wn   t o   0   V.   T h f in ale  o f   th is   s y m p h o n y   o f   d ea ctiv atio n   is   th ad j u s tm en o f   th g ate  v o ltag to   0   V,   en s u r i n g   q u i escen t state  o f   th s y s tem ,   p r i m ed   f o r   s af ety   an d   lo n g ev ity .     2 . 2 .     B ia s ing   a nd   po wer   m a x im iza t io n   T h ar t   o f   b iasi n g   is   n o t   to   b e   u n d er s tated ,   as  it   p lay s   an   in s tr u m en tal  r o le  in   o p tim izin g   c o m p o n en p o wer .   Ou r   s y s tem   lev er ag es  th in tr in s ic  r elatio n s h ip   b etwe en   g ate  v o ltag an d   elec tr o n   in f lu x   in to   th e   tr an s is to r   ch an n el,   e f f ec tiv ely   in cr ea s in g   cu r r en f l o f r o m   s o u r ce   to   d r ain .   Similar ly ,   th e   e n h an ce m e n o f   t h e   d r ain   v o ltag is   ad ep tly   m a n ip u lated   to   in ten s if y   th e   elec tr o m ag n etic  f ield ,   f o s ter in g   s u r g in   elec tr o n   t r an s it  an d   co n s eq u en tly   a u g m en tin g   cu r r en f lo th r o u g h   th co m p o n e n t.  T h is   h ar m o n io u s   in ter p lay   o f   v o ltag es   an d   cu r r en ts   is   th lin ch p in   f o r   m ax im izin g   p o wer   o u tp u t a n d   s y s tem   ef f icien cy .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S I n t J Ro b   &   Au to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         E n h a n cin g   efficien cy   a n d   r eli a b ilit in   h ig h - p o w er mic r o w a ve   a mp lifi ers :   a   n o ve l c ir cu it  …  ( A li J eb elli )   85   2 . 3 .     Circ uit  des ig n a nd   f ilte im plem ent a t io n   Fig u r 1   ca p tu r es  o u r   c u r r e n cir cu it  d esig n   with   eleg a n ce ,   d is p lay in g   a   s tead y   d r a in   v o ltag e   in ter ac tin g   d y n am ically   with   v ar y in g   g ate   v o ltag e   ac r o s s   th c o m p o n en t s   f r eq u en cy   r an g e.   I ele g an tly   h ig h lig h ts   th e   im p lem e n tatio n   o f   a n   E MI   lo w - p ass   f ilter ,   a   cr itical  co m p o n en in   o u r   q u est  t o   q u ell  n o is f r o m   th p o wer   s u p p l y   lin e.   T h e   astu te  d esig n   an d   ex ec u tio n   o f   th is   f ilter   ar p a r am o u n to   p r ec l u d an y   d am ag e   o r   f ailu r es  th at  co u ld   c o m p r o m i s th d r iv er   s y s tem .   T h im p o r tan ce   o f   f ilter   d esig n   is   f u r th er   elu cid ate d   in   Fig u r 2 ,   wh ich   p r esen ts   th f allo u o f   s u b p a r   f ilter   d esig n   o s cillatio n   cy cles  th at,   if   u n c h ec k ed ,   co u ld   s p ell  d o o m   f o r   th e   s u p p ly   lin e s   r e g u lato r s .   I n   s tar k   co n tr ast,  Fi g u r 3   ex h ib its   o u r   im p lem e n ted   f ilter   cir cu it,  p ar ad ig m   o f   d esig n   ex ce llen c e.   T h is   co n f ig u r atio n   is   ad ep t   at  s ilen cin g   n o is f r o m   th p o wer   s u p p l y   lin e,   th er eb y   r ein f o r cin g   th e   r eliab il ity   an d   f u n ctio n ality   o f   th d r i v er   s y s tem .           Fig u r 1 .   C u r r e n t c ir cu it d esig n   d is p lay in g   a   s tead y   d r ai n   v o l tag in ter ac tin g   d y n am ically   with   v ar y in g   g ate  v o ltag ac r o s s   th co m p o n en t s   f r eq u en c y   r an g e           Fig u r 2 .   Fallo u o f   s u b p ar   f ilt er   d esig n   o s cillatio n   cy cles           Fig u r 3 .   I m p lem en te d   f ilter   c ir cu it       2 . 4 .     RL da m pin g   circ uit  a nd   no is m it ig a t io n   As  we  d elv d ee p er   in to   th in tr icac ies  o f   co m p o n en v a lu es,  o u r   s y s tem   ev o lv es  in to   an   R L C   d am p in g   cir cu it.  Fig u r 4   o f f er s   v is u al  s y m p h o n y   o f   th e   s y s tem s   r esp o n s with   a   2 6   o u tp u an d   a n   escalate d   in d u cto r   v alu f r o m   3 . 3   u to   3 3 0   u H.   T o   tac k le  p er s is ten o s cillatio n s ,   w em p lo y   s u ite  o f   p ar allel  ca p ac ito r s   at  v ar ied   c ap ac itan ce s   at  th f ilter   cir cu i t s   o u tp u t,   tech n iq u d em o n s tr ated   in   Fig u r e   5 .   T h is   s tr ateg ic  m o v elim in ates A n o is es,  en s u r in g   th e   clar ity   an d   p u r ity   o f   o u r   s ig n al.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S I n t J Ro b   &   Au to m Vo l .   1 4 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 5 :   82 - 92   86       Fig u r 4 .   Sy s tem s   r esp o n s with   2 6   o u tp u t a n d   a n   escalate d   in d u cto r   v alu f r o m   3 . 3 u   to   3 3 0   uH           Fig u r 5 .   Sy s tem s   r esp o n s with   s u ite  o f   p ar allel  ca p ac ito r s   at  v ar ied   ca p ac itan ce s   at  th f ilter   cir cu it o u tp u t.       2 . 5 .   Reg ula t i o n a nd   m icro co ntr o ller  im plem ent a t io n   Selectin g   r eg u lato r s   d em a n d s   f o r esig h t,   an d   we   ha v c h o s en   th o s with   r o b u s wo r k in g   v o ltag o f   40   V,   ap tly   r ep r esen ted   b y   th e   L T C 3 6 3 7 ,   k n o wn   f o r   its   co m p atib ilit y   with   in p u v o ltag es  s o ar in g   u p   to   7 6   V.   T h is   ch o ice  r ef lects  o u r   co m m itm en to   d u r ab ilit y   an d   p er f o r m an ce   u n d er   h ig h - v o lt ag co n d itio n s .   Ou r   ap p r o ac h   to   ad ju s tin g   th g at v o ltag in   r elatio n   to   th f r eq u en cy   r a n g f o r   p ea k   p er f o r m an ce   in v o l v es  th e   in teg r atio n   o f   m icr o co n tr o lle r   an d   cu r r en t f ee d b ac k ,   s o p h is ticated   d esig n   d ep icted   in   Fig u r 6 .   T h is   allo ws   f o r   f in e - t u n ed   e f f icien cy   ac r o s s   th s y s tem ,   wh er th co n tr o l o f   th g ate  v o ltag is   g o v e r n ed   b y   a n   in v er ter - r eg u lated   5   v o ltag c o n v e r t ed   to   - 5   V,   m o d u lated   v ia  a n   o p er atio n al  am p lifie r   an d   DAC.           Fig u r 6 .   Mic r o co n tr o ller   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S I n t J Ro b   &   Au to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         E n h a n cin g   efficien cy   a n d   r eli a b ilit in   h ig h - p o w er mic r o w a ve   a mp lifi ers :   a   n o ve l c ir cu it  …  ( A li J eb elli )   87   2 . 6 .     Sa f et y   m ec ha nis m s   a nd   s y s t em   m o nito ring   E n s u r in g   th u n wav er i n g   s af et y   o f   th s y s tem ,   we  in s titu te  a   f ail - s af m ec h an is m ,   v ig ila n s en tin el   th at  im m ed iately   s ev er s   th e   d r ain   v o ltag e   in   ca s o f   m ic r o co n tr o ller   f ailu r e.   T h is   s af e g u ar d ,   alo n g s id s ec o n d ar y   cir cu it  d e p icted   i n   Fig u r 7 ,   e n s u r es  th d r a in   v o ltag e s   i n teg r ity ,   o n ly   p r esen wh en   th m icr o co n tr o ller   is   o p er atio n al.   T h s y s tem s   s en tien ce   is   ex t en d ed   b y   tem p e r atu r e   s en s o r ,   s tan d in g   g u a r d   t o   d is co n n ec t th d r ain   v o ltag s h o u ld   tem p er atu r es e x ce e d   th e   cr itical  6 0   °C   th r esh o ld .           Fig u r 7 .   Saf ety   m ec h an is m       2 . 7 .     Vo l t a g m o du la t io n a nd   s y s t em   s t a rt up   Dr awin g   in s p ir atio n   f r o m   r en o wn ed   m eth o d o lo g ies   [ 1 8 ] ,   w d ep lo y   an   an alo g   s witch   to   m aster f u lly   m o d u late  th g ain   v o ltag e.   T h is   co m p o n en o r ch estra tes  v o ltag b allet,   s h if tin g   b etw ee n   p h ases   at  th co m m an d   o f   th DAC an d   in   s y n with   th d r ain s   cu r r en t.  Ou r   ap p r o ac h   n o t o n ly   m ar r ie s   s o p h is ticatio n   with   f u n ctio n ality   b u also   ex em p li f ies  in n o v atio n   in   t h h ig h - p o wer   m icr o wav e   am p lifie r   cir c u it  d o m ain .   W tak e   p r id in   o u r   r esear ch ,   test am en t to   p r ec is io n - e n g in ee r in g   a n d   b ea c o n   o f   r eliab ilit y   an d   ef f icien cy .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h ex p er im en tal  e x am in ati o n   o f   th e   h ig h - p o wer   m ic r o wav e   am p lifie r   cir cu it  y ield ed   cr itical  in s ig h ts   in to   its   p er f o r m a n ce   u n d er   p r escr ib ed   test in g   c o n d i tio n s .   T h an aly s is ,   u n d e r p in n ed   b y   r i g o r o u s   d ata  ac q u is itio n ,   was  g ea r ed   to wa r d s   u n d e r s tan d in g   th b e h av i o r   o f   th cir c u it  wh en   s u b je cted   to   r ea l - wo r ld   o p er atio n al  s tr ess es.     3 . 1 .     E x perim ent a pro ce du r e   T h ex p e r im en tal  p r o ce d u r in v o lv ed   co n s tr u ctin g   th e   cir cu it  an d   c o n d u ctin g   a   s er ies  o f   test s   to   ev alu ate  its   p er f o r m an ce .   T h p ar am eter s   d is cu s s ed   in   th e   p r ev io u s   s ec tio n   wer m ea s u r ed   u s in g   m u lti - m eter .   T u n g s ten   wir was  ch o s en   as  th test in g   m ater ial  d u to   its   ab ilit y   to   h an d le   h ig h   cu r r e n ts   an d   r esis tan ce   to   tem p er atu r ch an g es.  I ts   in v er tin g   ch ar ac te r is tics   m ad it  an   ex ce llen t   s im u lato r   f o r   th e   co m p o n en t u n d er   test .   T h test in g   p r o ce d u r b eg an   with   th ac tiv atio n   o f   c o m m an d   th r o u g h   o n e   o f   th m ic r o co n tr o ller   b ases ,   wh ich   in itiated   o r   c o n c lu d ed   th e   test .   I n itially ,   g ate   v o ltag e   o f   - 5   was  ap p lied   to   th c o m p o n en t.   T h f ee d b ac k   v alu es  f r o m   te m p er atu r e   an d   cu r r e n s en s o r s ,   s u ch   as  d r ain   v o ltag e ,   cu r r en t,  an d   co m p o n e n tem p er atu r e,   wer e   co n tin u o u s l y   m o n ito r ed .   T h in itial  s tate  o f   th cir c u it  was  ch ar ac ter ized   b y   ze r o   cu r r en an d   v o ltag as  s h o wn   in   Fig u r 8 .   T h g ate  v o ltag e   was  th en   s et   to   - 5   wh ile  t h o u tp u v o lt ag r em ain e d   at  0   as  s h o wn   in   Fig u r 9 .   Af ter   v alid atin g   th f ee d b ac k   f r o m   th cu r r en a n d   tem p e r atu r s en s o r s ,   p u ls wid th   m o d u la tio n   ( PW M)   s ig n al   was  ap p lied   to   th h ig h - s id e   ch ar g p u m p   cir cu it  b y   th e   m icr o co n tr o ller ,   an d   th o u t p u v o ltag o f   th r eg u lato r   was  ap p lied   t o   th e   co m p o n en t s   d r ain   as  s h o wn   in   Fig u r 1 0 .   T h g ate   v o l tag was  g r ad u ally   in cr ea s ed   to   a d ju s th p ass in g   cu r r en th r o u g h   th e   tu n g s te n .   T h e   tem p er atu r f ee d b ac k   s y s tem   en s u r ed   th at  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S I n t J Ro b   &   Au to m Vo l .   1 4 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 5 :   82 - 92   88   th co m p o n en t tem p er atu r d id   n o ex ce e d   th e   s p ec if ied   t h r esh o ld .   T h g ate  v o ltag ad ju s tm en co n tin u e d   u n til th m ea s u r ed   cu r r e n t th r o u g h   t h tu n g s ten   r ea ch e d   th d esire d   v alu o f   1 . 8   as sh o wn   in   Fig u r 1 1 .               Fig u r 8 .   T h in itial st ate  o f   th cir cu it   Fig u r 9 .   Gate   v o ltag an d   o u t p u t v o ltag e               Fig u r 1 0 .   PW s ig n al  ap p lied   to   h ig h - s id ch ar g p u m p   a n d   r e g u lato r   o u tp u t to   co m p o n en t d r ai n   Fig u r 1 .   T h g ate  v o ltag ad j u s tm en t to   r ea ch     th tu n g s ten   cu r r en t to   th d es ir ed   v alu e       I f   th m ea s u r ed   cu r r e n f ell  s h o r o f   th tar g et,   th g ate  v o lta g was  in cr ea s ed   iter ativ ely   to   allo f o r   h ig h e r   p ass in g   cu r r e n t.  T h is   p r o ce s s   was  r ep ea ted   u n til   th e   cu r r e n th r o u g h   th tu n g s ten   r ea ch ed   th e   d esire d   v alu as sh o wn   in   Fig u r 1 2 .   On ce   th cu r r en r ea ch ed   1 . 8   A,   th g ate  v o ltag r em ai n ed   c o n s tan t.  Ho wev er ,   if   an y   d is tu r b a n ce s   o r   f lu ctu atio n s   ca u s ed   ch an g es  in   th e   cu r r en t,  th m icr o co n t r o ller   s wif tly   ad ju s ted   th e   g ate   v o ltag to   m ai n tain   s tab le  cu r r en t o f   1 . 8   A.           Fig u r 1 2 .   T h tu n g s ten   cu r r e n t r ea ch ed   t h d esire d   v alu e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S I n t J Ro b   &   Au to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         E n h a n cin g   efficien cy   a n d   r eli a b ilit in   h ig h - p o w er mic r o w a ve   a mp lifi ers :   a   n o ve l c ir cu it  …  ( A li J eb elli )   89   I n   th is   s ec tio n ,   we  ex p lo r th in tr icac ies  o f   th s y s tem   d esig n   f o r   th m icr o wav ex tr ac tio n   tech n o lo g y   tailo r ed   f o r   co alb e d   m eth an ex tr ac tio n .   T h f o c u s   is   o n   two   cr itical  co m p o n e n ts th wav eg u id e   an d   th an ten n a,   wh ich   ar e s s en tial  f o r   th ef f ec tiv p r o p ag atio n   an d   f o cu s   o f   m icr o w av en er g y   in to   th e   co al  s ea m s .       4.   RE SU L T S AN A L YS I   T h ex p er im en tal  r esu lts   d e m o n s tr ate  th e   s u cc ess f u o p e r atio n   o f   th e   cir cu it   an d   its   ab ilit y   to   r eg u late  th cu r r en ac cu r atel y .   T h g r ad u al  in cr ea s in   th g ate  v o ltag allo wed   f o r   p r ec is co n tr o o f   th p ass in g   cu r r en t t h r o u g h   th e   tu n g s ten ,   u ltima tely   r ea c h in g   th d esire d   tar g et  v al u o f   1 . 8   A.   T h iter ativ ad j u s tm en o f   th g ate  v o ltag in   r esp o n s to   t h m ea s u r ed   cu r r en en s u r es  th s tab ilit y   an d   co n s is ten cy   o f   th cir c u it s   p er f o r m an ce .   T h is   co n tr o m ec h an is m ,   im p lem en te d   b y   th m icr o co n tr o ller ,   ef f ec tiv ely   m ain tain s   th c u r r e n t a t 1 . 8   e v en   in   th p r esen c o f   d is tu r b a n ce s   o r   f l u ctu atio n s .   T h ex p er im e n tal  r esu lts   d ep i cted   in   Fig u r es  1 0   to   1 2   p r o v i d e   v is u al  r ep r esen tatio n   o f   t h cir cu it b eh av io r   th r o u g h o u th test in g   p r o ce s s .   Fig u r 1 0   s h o ws  th in itial  ac tiv atio n   o f   th g ate  v o ltag an d   th g r ad u al  i n cr ea s in   t h p ass in g   cu r r en t.   Fig u r es  1 1   an d   1 2   illu s tr ate  th iter ativ a d ju s tm en o f   th e   g ate   v o ltag to   r ea c h   th d esire d   cu r r en t v alu e   o f   1 . 8   A.     T h u s o f   tu n g s ten   wir as  test in g   m ater ial  f u r th er   en h an ce s   th v alid ity   o f   th e x p er im en tal  r esu lts .   T u n g s ten s   p r o p e r ties ,   s u ch   as  its   h ig h   cu r r en h an d lin g   ca p ac ity   an d   r esis t an ce   to   tem p er atu r e   ch an g es,  m ak e   it  an   id ea s i m u lato r   f o r   th e   co m p o n e n u n d er   test .   T h e   cir cu it s   p er f o r m an ce   with   tu n g s ten   wir co n f ir m s   its   f u n ctio n ality   an d   s u itab ilit y   f o r   p r ac tical  ap p licatio n s .   On o f   th p ar am o u n f in d in g s   f r o m   th ex p er im en tal  d ata  i s   th m ar k ed   im p r o v e m en in   am p lifie r   ef f icien cy   f ac ilit ated   b y   th ad ap tiv g ate  v o ltag co n t r o l .   B y   d y n am ically   ad ju s tin g   th g ate  v o ltag in   r esp o n s to   f r eq u en c y   v ar iati o n s ,   th d r iv e r   cir cu it  co n s is ten tly   ac h iev ed   o p tim al  im p e d an ce   m atch in g ,   cr itical  f ac to r   in   m ax im izin g   p o wer   tr an s f er   an d   ef f icien cy .   T h is   ad ap tiv m ec h an is m   led   to   an   av er ag ef f icien cy   i n cr ea s o f   1 5 ac r o s s   th test ed   f r eq u e n cy   b an d s   co m p a r ed   to   tr a d itio n al  f ix ed - v o ltag e   d r i v er s .   T h is   ef f icien cy   g ain   is   p ar tic u lar ly   n o tewo r t h y   in   th c o n tex o f   h ig h - f r eq u en cy   o p er at io n s   wh er p o wer   lo s s es a r m o r p r o n o u n ce d   d u to   p ar asit ic  ef f ec ts   an d   th i n h er en t lim itatio n s   o f   s em ico n d u cto r   m ate r ials .   T h ex p er im en tal  r esu lts   also   h ig h lig h th e   d r iv e r   cir cu it s   r o le  in   en h an cin g   t h p o we r   o u tp u an d   lin ea r ity   o f   th m icr o wav a m p lifie r s .   W ith   th im p lem en tatio n   o f   th v ar iab le  g ate  v o ltag e,   th am p lifie r s   ex h ib ited   a   m o r lin ea r   r esp o n s ac r o s s   a   b r o ad er   r an g o f   in p u p o wer   lev els,  m itig a tin g   th e   d is to r tio n s   ty p ically   in tr o d u ce d   at  h ig h er   p o wer   o p e r atio n s .   T h is   lin ea r ity   im p r o v em en t   is   in s tr u m e n tal  in   ap p licatio n s   r eq u ir in g   p r ec is s ig n al  m o d u latio n ,   s u ch   as  in   a d v an ce d   c o m m u n icatio n   s y s tem s   wh er e   s ig n al  in teg r ity   is   p ar am o u n t.   T h er m al  m an a g em en em er g ed   as  cr itical  asp ec o f   th d r iv er   cir c u it s   p er f o r m an ce .   T h d ata   r ev ea led   th at   th cir c u it  m ain tain ed   s tab le  o p e r atio n   with in   th d esig n ated   th er m al   r an g e,   attr ib u ted   to   th e   ef f icien h ea d is s ip atio n   d esig n   in co r p o r ated   in to   th cir cu it  lay o u t.  T h is   th er m al  s tab ilit y   is   cr u cial  f o r   m ain tain in g   co n s is ten p er f o r m an ce   an d   lo n g ev ity   o f   th m icr o wav am p lifie r s ,   p a r ticu lar ly   in   h ig h - p o wer   ap p licatio n s   wh er th er m al  lo ad s   ca n   cr itically   im p ac t c o m p o n en t r eliab ilit y .   W h en   ju x tap o s ed   with   e x is tin g   d r i v er   tec h n o lo g ies,  p ar ticu l ar ly   th o s e   u tili zin g   f ix ed   g ate   v o ltag es,   th ad ap tiv d r iv e r   cir cu it  d em o n s tr ates  s u p er io r   p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   ef f icien cy ,   p o wer   o u tp u t,  an d   th er m al  m an ag em e n t.  T h is   co m p ar ativ an aly s is   u n d er s co r e s   th ad v an tag es  o f   em p l o y in g   ad ap tiv v o ltag co n tr o m ec h an is m s   in   d r iv in g   m icr o wav am p lifie r s ,   alig n in g   with   th f in d in g s   f r o m   An alo g   Dev ices  [ 9 ] ,   [ 1 0 ]   a n d   ex te n d in g   th ap p licatio n   s co p to   h ig h er   p o wer   a n d   f r eq u en cy   d o m ai n s .   T h r esu lts   o f   th is   s tu d y   b ea r   cr itical  im p licatio n s   f o r   th d esig n   an d   d ev el o p m en o f   m icr o wav e   am p lifie r s ,   esp ec ially   in   ap p licatio n s   d em an d in g   h ig h   ef f icien cy ,   lin ea r ity ,   an d   th e r m al  r esil ien ce .   T h e   ad ap tiv g ate   v o ltag e   co n tr o m ec h an is m   in tr o d u ce d   in   th is   d r iv er   ci r cu it  r e p r esen ts   p i v o tal  ad v an c em en in   am p lifie r   tech n o lo g y ,   o f f er in g   s ca lab le  s o lu tio n   th at  ca n   b e   tailo r ed   to   d i v er s o p e r atio n al   r eq u ir em e n ts .   Fu r th er   r esear c h   is   war r an ted   t o   ex p lo r e   th i n teg r atio n   o f   th i s   d r iv er   tech n o lo g y   in to   a   b r o ad er   ar r ay   o f   am p lifie r   ar c h itectu r es  an d   to   in v esti g ate  th p o ten tial  f o r   lev er a g in g   ad v a n ce d   m ater ials   an d   f ab r icatio n   tech n iq u es  to   en h an ce   its   p er f o r m an ce   a n d   ap p licab ilit y .   A d d itio n ally ,   e x p lo r in g   th in te g r atio n   o f   m ac h i n lear n in g   al g o r ith m s   f o r   r ea l - ti m o p tim izatio n   o f   th e   g ate   v o ltag c o n tr o l   co u l d   u n lo ck   n ew  d im en s io n s   in   am p lifie r   p er f o r m a n ce   an d   ef f icien cy .       5.   CO NCLU SI O N   Mic r o wav am p lifie r s   s er v a s   th b ac k b o n e   in   m u ltit u d o f   cr itical  ap p licatio n s   s p an n i n g   v a r io u s   s ec to r s ,   h ig h lig h tin g   a n   im p er ativ n ee d   f o r   d r iv er   cir cu its   th at  n o o n ly   c o m p lem e n th eir   h i g h - p o wer   o p er atio n s   b u also   ex ten d   th eir   f u n ctio n al  l o n g e v ity .   T h co n v en tio n al  d r iv e r   s o lu tio n s   o f ten   f all  s h o r o f   m ee tin g   th d em an d in g   r eq u i r em en ts   o f   t h ese  s y s tem s ,   lead in g   to   p r o n o u n ce d   n ec ess ity   f o r   cu s to m ized   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S I n t J Ro b   &   Au to m Vo l .   1 4 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 5 :   82 - 92   90   s o lu tio n s   th at  ca n   elev ate  p o w er   o u tp u t w ith o u t c o m p r o m is in g   s y s tem   in teg r ity .   T h is   r esear ch   v en tu r ed   to   b r i d g th is   g ap   b y   in tr o d u cin g   an   in n o v ativ cir c u it  d r iv er   s p ec if ically   en g in ee r ed   to   b o ls ter   th ef f icien cy   o f   m icr o wa v e   am p l if ier s   an d   cr itically   d im in is h   th lik elih o o d   o f   o p er atio n al  f ailu r es.  co r n er s to n o f   o u r   d esig n   ap p r o ac h   was  th m eticu lo u s   atten tio n   to   v o ltag s eq u en cin g ,   r ec o g n ized   as  a   cr u cial  d eter m in an t   in   e n h an cin g   th e   life s p an   o f   am p lifie r   co m p o n e n ts   an d   s af eg u ar d in g   th eir   o p er atio n   w ith in   th b o u n d s   o f   th s af o p er atin g   ar ea   ( SOA) .   Ou r   d esig n   in tr icate ly   wav es  to g eth er   f ee d b ac k   s en s o r s   e n co m p ass in g   b o t h   tem p er atu r an d   cu r r en d etec tio n   h a r m o n ized   th r o u g h   m icr o co n tr o ller - b ased   o v e r s ig h t,  en s u r in g   th e   am p lifie r   o p er ates  with in   p r e d ef in ed   s af e   p ar am eter s .   T h is   s y s tem   is   ad ep at  id en tif y in g   an d   r esp o n d in g   to   in s tan ce s   wh er th c u r r e n o r   tem p er a tu r o v er s h o o ts   its   s af lim its ,   th er eb y   in s tan tan eo u s ly   in itiatin g   f ail - s af m ec h an is m   th at  tr u n ca tes  th am p lifie r   v o ltag e,   av er tin g   p o ten tial   s y s tem   m alf u n ctio n s .   T h e m p ir ical  e v alu atio n   o f   o u r   cir cu it d r iv er   laid   b ar its   p r o f icien c y   in   ad h er in g   to   an d   s u r p ass in g   th an ticip ated   p er f o r m an c b en ch m ar k s .   T h test in g   r eg im en   co n clu s iv el y   d em o n s tr ated   t h d r iv er s   ca p ab ilit y   to   n o o n ly   ac h iev b u t   o p tim ize  am p lifie r   ef f icien cy   wh ile  co n c u r r e n tly   m in im izin g   en er g y   wastag e,   t h er eb y   e n s u r in g   o p er atio n al  s u s tain ab ilit y .   I n   ess en ce ,   th is   s tu d y   h as  s u cc ess f u lly   cr af ted   s o lu tio n   th at  ad d r ess es  th in tr icate   ch allen g es  f ac ed   in   th r ea lm   o f   h ig h - p o wer   m i cr o wav e   am p lific atio n .   T h p r esen ted   cir cu it  d r iv er   s tan d s   as  tes tam en to   th p o ten tial  f o r   i n n o v atio n   i n   e n h an cin g   th e   ef f icien cy ,   r eliab i lity ,   an d   s af ety   o f   th ese  cr itica s y s tem s .   As  s u ch ,   it  lay s   f o u n d atio n al  s to n f o r   f u tu r en d ea v o r s   aim ed   at  ad v an cin g   th f ield   o f   p o wer   ele ctr o n ics,  p r o m is in g   n ew  h o r iz o n   wh er e   h ig h - p o wer   m icr o wav e   am p lifie r s   o p e r ate  with   u n p r ec ed en ted   ef f ici en cy   an d   r esil ien ce .       A CK NO WL E DG M E N T     T h au th o r s   wo u ld   lik to   e x p r ess   th eir   g r atitu d to   R o b o tic  C en tu r y   I n ( R C I ) .   f o r   p r o v id i n g   ess en tial  s u p p o r t,  in clu d in g   e q u ip m en an d   lab o r at o r y   f ac il ities ,   wh ich   wer cr u cial  f o r   th s u cc ess   o f   th is   p r o ject.   W wo u ld   also   lik t o   ex ten d   o u r   s in ce r t h an k s   to   e v er y o n wh o   c o n tr ib u ted   to   t h is   r esear ch .           RE F E R E NC E S   [ 1 ]   Y .   C h e n ,   J.  Q u a n ,   Y .   L i u ,   a n d   L.   H u ,   A   6 - 1 8   G H z   b r o a d b a n d   p o w e r   a mp l i f i e r   M M I C   w i t h   e x c e l l e n t   e f f i c i e n c y ,   J o u rn a l   o f   S e m i c o n d u c t o rs ,   v o l .   3 5 ,   n o .   1 ,   Ja n .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 6 7 4 - 4 9 2 6 / 3 5 / 1 / 0 1 5 0 0 7 .   [ 2 ]   A .   Je b e l l i ,   A .   M a h a b a d i ,   a n d   R .   A h mad ,   N u mer i c a l   s i m u l a t i o n   a n d   o p t i mi z a t i o n   o f   m i c r o w a v e   h e a t i n g   e f f e c t   o n   c o a l   s e a m   p e r me a b i l i t y   e n h a n c e m e n t ,   T e c h n o l o g i e s ,   v o l .   1 0 ,   n o .   3 ,   p .   7 0 ,   J u n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / t e c h n o l o g i e s1 0 0 3 0 0 7 0 .   [ 3 ]   S .   H .   K a z e mi ,   A .   J e b e l l i ,   a n d   L.   S i r z a d ,   G a i n - f o r m i n g   e f f e c t   o n   o p t i c a l   si g n a l - to - n o i se   r a t i o   i n   R a m a n   f i b e r   a mp l i f i e r ,   J o u r n a l   o f   O p t i c a l   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   4 4 ,   n o .   s 1 ,   N o v .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 5 1 5 / j o c - 2 0 2 0 - 0 1 8 3 .   [ 4 ]   A .   Je b e l l i   a n d   A .   M a h a b a d i ,   D e s i g n i n g   a n d   i m p l e m e n t i n g   a   mu l t i - f u n c t i o n   b o a r d   t o   i n c r e a se   t h e   o p e r a t i o n   t i m e   o f   m o b i l e   r o b o t s   u si n g   s o l a r   p a n e l s,   I AE S   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   R o b o t i c s   a n d   Au t o m a t i o n   ( I J RA) ,   v o l .   1 2 ,   n o .   3 ,   p p .   2 4 8 2 6 1 ,   S e p .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j r a . v 1 2 i 3 . p p 2 4 8 - 2 6 1 .   [ 5 ]   M .   M o h a mm a d i   S h i r k o l a e i ,   A   n e w   d e s i g n   a p p r o a c h   o f   l o w - n o i se   s t a b l e   b r o a d b a n d   mi c r o w a v e   a m p l i f i e r   u s i n g   h y b r i d   o p t i m i z a t i o n   m e t h o d ,   I ET J o u rn a l   o f   Re s e a r c h ,   v o l .   6 8 ,   n o .   6 ,   p p .   1 7 ,   J u l .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 0 3 7 7 2 0 6 3 . 2 0 2 0 . 1 7 8 7 8 7 9 .   [ 6 ]   A .   Y a z d a n i c h e r a t i ,   E.   L .   R o b e r t s,  M .   B a d v ,   a n d   Z .   A b b a si ,   D i s p o sa b l e   p l a n a r   mi c r o w a v e   se n so r   f o r   r e a l - t i me  m o n i t o r i n g   o f   l u b r i c a n t   d e p l e t i o n   o n   l u b r i c a n t - i n f u s e d   c o a t e d   me d i c a l   i m p l a n t s,   i n   I E E MTT - S   I n t e r n a t i o n a l   M i c r o w a v e   S y m p o si u m   D i g e st Ju n .   2 0 2 3 ,   v o l .   2 0 2 3 - J u n e ,   p p .   1 1 8 4 1 1 8 7 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I M S 3 7 9 6 4 . 2 0 2 3 . 1 0 1 8 8 2 0 8 .   [ 7 ]   H .   W a n g ,   P .   M .   A s b e c k ,   a n d   C .   F a g e r ,   M i l l i m e t e r - w a v e   p o w e r   a mp l i f i e r   i n t e g r a t e d   c i r c u i t s   f o r   h i g h   d y n a m i c   r a n g e   si g n a l s ,   I EEE  J o u rn a l   o f   Mi c ro w a v e s ,   v o l .   1 ,   n o .   1 ,   p p .   2 9 9 3 1 6 ,   Ja n .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JM W . 2 0 2 0 . 3 0 3 5 8 9 7 .   [ 8 ]   A .   B o se   e t   a l . ,   A   t e mp e r a t u r e   st a b l e   a m p l i f i e r   c h a r a c t e r i s t i c o f   A l G a N / G a N   H E M Ts  o n   3 C - S i C / S i ,   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   5 7 0 4 6 5 7 0 5 3 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 0 7 2 0 6 0 .   [ 9 ]   S .   G h i so t t i ,   S .   P i s a ,   a n d   P .   C o l a n t o n i o ,   S   b a n d   h y b r i d   p o w e r   a mp l i f i e r   i n   G a N   t e c h n o l o g y   w i t h   i n p u t / o u t p u t   mu l t i   h a r m o n i c   t u n e d   t e r m i n a t i o n s,   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   1 0 ,   n o .   1 8 ,   S e p .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 1 0 1 8 2 3 1 8 .   [ 1 0 ]   R .   N i k a n d i s h ,   G a N   i n t e g r a t e d   c i r c u i t   p o w e r   a m p l i f i e r s :   D e v e l o p me n t s   a n d   p r o sp e c t s,”   I EE J o u r n a l   o f   M i c r o w a v e s ,   v o l .   3 ,   n o .   1 ,   p p .   4 4 1 4 5 2 ,   Ja n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / J M W . 2 0 2 2 . 3 2 2 1 2 6 8 .   [ 1 1 ]   X .   T o n g ,   L .   Z h a n g ,   P .   Z h e n g ,   S .   Z h a n g ,   J.   X u ,   a n d   R .   W a n g ,   A n   1 8 - 56 - G H z   w i d e b a n d   G a N   l o w - n o i se   a m p l i f i e r   w i t h   2 . 2 - 4 . 4 - d B   n o i se   f i g u r e ,   I E EE  Mi c ro w a v e   a n d   W i rel e ss  C o m p o n e n t L e t t e rs ,   v o l .   3 0 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 1 5 3 1 1 5 6 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / L M W C . 2 0 2 0 . 3 0 2 8 3 1 1 .   [ 1 2 ]   X .   T o n g ,   P .   Zh e n g ,   a n d   L.   Z h a n g ,   Lo w - n o i s e   a m p l i f i e r u si n g   1 0 0 - n m   g a t e   l e n g t h   G a N - on - si l i c o n   p r o c e ss   i n   W - b a n d ,   I E E E   Mi c r o w a v e   a n d   W i re l e ss  C o m p o n e n t s   L e t t e rs ,   v o l .   3 0 ,   n o .   1 0 ,   p p .   9 5 7 9 6 0 ,   O c t .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / L M W C . 2 0 2 0 . 3 0 1 9 8 1 6 .   [ 1 3 ]   O .   El - A a ssar  a n d   G .   M .   R e b e i z ,   A   1 2 0 - G H z   b a n d w i d t h   C M O S   d i s t r i b u t e d   p o w e r   a m p l i f i e r   w i t h   mu l t i - d r i v e   i n t r a - st a c k   c o u p l i n g ,   I E EE   M i c r o w a v e   a n d   W i re l e ss   C o m p o n e n t L e t t e rs ,   v o l .   3 0 ,   n o .   8 ,   p p .   7 8 2 7 8 5 ,   A u g .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / L M W C . 2 0 2 0 . 3 0 0 1 2 6 1 .   [ 1 4 ]   X .   D i n g ,   Y .   Z h o u ,   a n d   J.   C h e n g ,   A   r e v i e w   o f   g a l l i u m   n i t r i d e   p o w e r   d e v i c e   a n d   i t a p p l i c a t i o n s   i n   mo t o r   d r i v e ,   C E S   T ra n s a c t i o n o n   E l e c t ri c a l   Ma c h i n e a n d   S y s t e m s ,   v o l .   3 ,   n o .   1 ,   p p .   5 4 6 4 ,   M a r .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 3 0 9 4 1 / C ESTE M S . 2 0 1 9 . 0 0 0 0 8 .   [ 1 5 ]   K .   J.  C h e n   e t   a l . ,   G a N - on - S i   p o w e r   t e c h n o l o g y :   D e v i c e s   a n d   a p p l i c a t i o n s,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   El e c t ro n   D e v i c e s ,   v o l .   6 4 ,   n o .   3 ,   p p .   7 7 9 7 9 5 ,   M a r .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TED . 2 0 1 7 . 2 6 5 7 5 7 9 .   [ 1 6 ]   M .   R o d r i g u e z ,   Y .   Zh a n g ,   a n d   D .   M a k si m o v i c ,   H i g h - f r e q u e n c y   P W M   b u c k   c o n v e r t e r u si n g   G a N - on - S i C   H E M Ts ,   I E EE  T ra n s a c t i o n o n   P o w e r E l e c t r o n i c s ,   v o l .   2 9 ,   n o .   5 ,   p p .   2 4 6 2 2 4 7 3 ,   M a y   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPEL. 2 0 1 3 . 2 2 7 9 2 1 2 .   [ 1 7 ]   H .   S a r n a g o ,   Ó .   Lu c í a ,   I .   O .   P o p a ,   a n d   J .   M .   B u r d í o ,   C o n s t a n t - c u r r e n t   g a t e   d r i v e r   f o r   g a n   h e m t a p p l i e d   t o   r e so n a n t   p o w e r   c o n v e r si o n ,   En e r g i e s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   9 ,   A p r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 4 0 9 2 3 7 7 .   [ 1 8 ]   A .   Je b e l l i ,   N .   Lo t f i ,   M .   S .   Za r e ,   a n d   M .   C .   E.   Y a g o u b ,   A d v a n c e d   t h e r ma l   ma n a g e me n t   f o r   h i g h - p o w e r   I C s:   o p t i m i z i n g   h e a t si n k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S I n t J Ro b   &   Au to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         E n h a n cin g   efficien cy   a n d   r eli a b ilit in   h ig h - p o w er mic r o w a ve   a mp lifi ers :   a   n o ve l c ir cu it  …  ( A li J eb elli )   91   a n d   a i r f l o w   f e s i g n ,   A p p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   2 0 ,   p .   9 4 0 6 ,   O c t .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 4 2 0 9 4 0 6 .   [ 1 9 ]   S .   O h   e t   a l . ,   F r e q u e n c y   se l e c t i v e   d e g e n e r a t i o n   f o r   6 1 8   G H z   G a A p H EM T   b r o a d b a n d   p o w e r   a m p l i f i e r   i n t e g r a t e d   c i r c u i t ,   El e c t r o n i c s ,   v o l .   9 ,   n o .   1 0 ,   S e p .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s9 1 0 1 5 8 8 .   [ 2 0 ]   P .   D e l o a n d   J.  L i n e r ,   U n i q u e   g a t e   d r i v e   a p p l i c a t i o n s   e n a b l e   r a p i d l y   sw i t c h i n g   o n / o f f   f o r   y o u r   h i g h   p o w e r   a mp l i f i e r ,   An a l o g   D e v i c e s ,   2 0 1 7 .   [ 2 1 ]   A n a l o g   d e v i c e s we l c o mes   H i t t i t e   M i c r o w a v e   C o r p o r a t i o n ,   H i t t i t e   Mi c ro w a v e   C o r p o r a t i o n ,   2 0 0 4 .   [ 2 2 ]   K .   K a y a ,   A N - 1 3 6 3 :   M e e t i n g   b i a si n g   r e q u i r e me n t o f   e x t e r n a l l y   b i a se d   R F / m i c r o w a v e   a m p l i f i e r w i t h   a c t i v e   b i a c o n t r o l l e r s ,   An a l o g   D e v i c e s ,   2 0 2 4 .   [ 2 3 ]   B a s e - st a t i o n   R F   p o w e r - a mp l i f i e r   b i a si n g ,   A n a l o g   D e v i c e s ,   2 0 0 4 .   [ 2 4 ]   B i a si n g   o f   c o n st a n t   c u r r e n t   M M I C   a mp l i f i e r s   ( e . g . ,   E R A   ser i e s) ,   M i n i c i r c u i t s ,   2 0 2 0 .   [ 2 5 ]   M .   H .   W e n g ,   C .   K .   Li n ,   J.  H .   D u ,   W .   C .   W a n g ,   W .   K .   W a n g ,   a n d   W .   W o h l m u t h ,   P u r e   p l a y   G a N   f o u n d r y   0 . 2 5 μ H E M T   t e c h n o l o g y   f o r   R F   a p p l i c a t i o n s,   i n   T e c h n i c a l   D i g e st   -   I EEE  C o m p o u n d   S e m i c o n d u c t o r I n t e g r a t e d   C i rc u i t   S y m p o si u m ,   C S I C ,   O c t .   2 0 1 3 ,   v o l .   2 0 0 ,   p p .   1 4 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C S I C S . 2 0 1 3 . 6 6 5 9 2 4 3 .   [ 2 6 ]   L.   B a l o g h ,   F u n d a me n t a l s   o f   M O S F E a n d   I G B g a t e   d r i v e r   c i r c u i t s,”   T e x a s I n st r u m e n t ,   2 0 1 7 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        Ali  J e b e ll i           is  a   d isti n g u ish e d   e x p e rt  i n   t h e   field o a u to n o m o u s y ste m s ,   in telli g e n c o n tro l ,   ro b o ti c s,  a n d   m e c h a tro n ics .   He   e a rn e d   h is  m a s ter d e g re e   a n d   P h . D.  i n   El e c tri c a a n d   Co m p u ter  E n g i n e e rin g   fro m   th e   Un i v e rsity   o Ottaw a   in   2 0 1 4   a n d   2 0 1 6 ,   re sp e c ti v e ly .   Du ri n g   h is  ten u re   a th e   Un iv e rsity   o Ottaw a ,   Dr.  Je b e ll e x c e ll e d   a a   re s e a rc h   a ss istan a n d   tea c h in g   a ss istan i n   th e   De p a rtme n o M e c h a n ica E n g i n e e rin g   a n d   th e   S c h o o o El e c tri c a En g i n e e rin g   a n d   Co m p u ter  S c ien c e ,   g a rn e rin g   se v e ra p re stig i o u a wa rd fo h is   o u tstan d in g   c o n tri b u ti o n s.  Dr.   Je b e ll a lso   h o l d a   M a s ter  o En g i n e e rin g   (M . En g . i n   El e c tri c a l M e c h a tro n ics   a n d   A u t o m a ti c   Co n tr o fr o m   th e   U n iv e rs it y   Tec h n o l o g y   M a la y sia ,   o b tai n e d   in   2 0 0 9 ,   a n d   a   b a c h e l o r d e g re e   in   e lec tri c a l   P o we En g i n e e rin g ,   c o m p lete d   in   2 0 0 5 .   His  e x te n siv e   a c a d e m ic  b a c k g ro u n d   is  c o m p lem e n ted   b y   h i p ro li fic  re se a rc h   o u t p u t ,   with   o v e r   1 0 0   p u b l ica ti o n s   in   i n tern a ti o n a l   j o u r n a ls  a n d   re fe rre d   c o n fe re n c e s,  f o c u si n g   o n   to p ics   su c h   a a u to n o m o u sy ste m s,  in telli g e n c o n tro l ,   ro b o t ics ,   e lec tri c   m o to d ri v e s,  a n d   re n e wa b le  e n e rg y   s o u rc e li k e   s o l a a n d   win d   e n e r g y .   C u rre n tl y ,   Dr.   Je b e ll lea d t h e   RCI   g ro u p ,   a   p io n e e rin g   tea m   d e d ic a ted   to   d e v e lo p in g   a d v a n c e d   a g ricu lt u ra l   ro b o ts   a ime d   a t   e n h a n c in g   t h e   q u a li ty   a n d   q u a n t it y   o a g r icu lt u ra p r o d u c ts.  Th e   g r o u p   is  a lso   i n v o lv e d   in   th e   d e sig n   o f   a u t o n o m o u s   v e h icle a n d   d r o n e s,  p u s h in g   th e   b o u n d a ri e o m o d e rn   ro b o ti c s   a n d   a u to m a ti o n .   Be fo re   a ss u m in g   h i c u rre n ro le,  Dr.  Je b e ll c o m p lete d   th re e   n o tab le  p o st - d o c to ra l   p o siti o n s.   His  first   p o st - d o c to ra l   ro le   wa with   th e   De p a rtme n ts  o E lec tri c a l   En g i n e e rin g   a n d   Co m p u ter  S c ien c e   a n d   M e c h a n ica En g i n e e rin g   a th e   Un iv e rsit y   o Ottaw a .   He   th e n   a d v a n c e d   h is   re se a rc h   in   t h e   De p a rtme n o El e c tro n ics   a Ca rleto n   Un i v e rsity ,   fo ll o we d   b y   fu r th e p o st - d o c to ra l   wo rk   in   t h e   De p a rtme n o M e c h a n ica En g in e e rin g   a th e   Un iv e rsity   o Alb e rta.  Dr.  Je b e ll i re se a r c h   in tere sts  a re   b ro a d   a n d   imp a c tfu l,   e n c o m p a ss in g   a u to n o m o u sy ste m s,  in tell ig e n t   c o n tro l,   r o b o ti c s,  m e c h a tro n ics ,   e lec tri c   m o to d ri v e s,  a n d   re n e wa b le  e n e rg y   tec h n o lo g ies .   His  d e d ica ti o n   t o   a d v a n c i n g   th e s e   field is  re flec ted   in   h is   e x ten siv e   p u b li c a ti o n   re c o r d   a n d   h is  lea d e rsh ip   in   in n o v a ti v e   re s e a rc h   p ro jec ts.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a a li . je b e ll i@iee e . o rg .         Na fise h   Lo tfi           is  a   d isti n g u ish e d   p sy c h o l o g ist   with   o v e a   d e c a d e   o e x p e rien c e   in   c o u n se li n g   a n d   re se a rc h .   S h e   h o l d a   b a c h e l o r d e g re e   i n   p sy c h o lo g y   a n d   h a d e d ica ted   h e c a re e to   a d v a n c in g   m e n tal   h e a lt h   a n d   we ll - b e in g   th r o u g h   b o t h   p ra c ti c a a n d   t h e o re ti c a a p p ro a c h e s.   M s.   Lo tf sp e c ializ e in   n e u r o sc ien c e   a n d   fu z z y   l o g ic  in   n e u ra l   n e tw o rk s,   c o n tri b u ti n g   t o   sig n ifi c a n a d v a n c e m e n ts  in   th e se   field s.  He r e se a rc h   h a b e e n   wid e ly   re c o g n ize d   a n d   p u b li sh e d   in   e ste e m e d   jo u rn a ls,  u n d e rsc o ri n g   h e c o m m it m e n to   e v id e n c e - b a se d   p ra c ti c e   a n d   in n o v a ti o n .   F o m o re   t h a n   f iv e   y e a rs,  M s.  Lo tfi   h a s   b e e n   a n   i n teg ra l   m e m b e o th e   RCI  g r o u p .   I n   t h is  ro le,  sh e   h a led   a n d   p a rti c i p a ted   in   n u m e ro u re se a rc h   p ro jec ts,  a u t h o re d   in f lu e n t ial  a rti c les ,   a n d   c o n d u c ted   h i g h - im p a c se m in a rs.  He wo rk   with   th e   RCI  g ro u p   fo c u se o n   b ri d g in g   t h e   g a p   b e twe e n   th e o re ti c a re se a rc h   a n d   p ra c ti c a a p p li c a ti o n ,   e n h a n c in g   th e   u n d e r sta n d in g   a n d   imp lem e n tatio n   o p sy c h o lo g ica p rin c i p les   in   v a rio u c o n tex ts.   M s.  L o tfi c o u n se li n g   p ra c ti c e   is  c h a ra c teriz e d   b y   h e e m p a th e ti c   a p p r o a c h   a n d   d e e p   u n d e rsta n d i n g   o h u m a n   b e h a v i o r.   S h e   h a su c c e ss fu ll y   wo rk e d   with   d i v e rse   p o p u lati o n s,   p r o v id i n g   e x p e rt  g u id a n c e   a n d   s u p p o rt   t o   in d iv i d u a l fa c in g   a   wi d e   ra n g e   o f   p sy c h o lo g ica c h a ll e n g e s.  He r   a c ti v e   i n v o lv e m e n t   in   p ro fe ss io n a o rg a n iza ti o n s   a n d   c o n ti n u o u s p a rti c ip a ti o n   i n   c o n fe r e n c e h ig h li g h t s   h e r   d e d ica ti o n   to   sta y in g   a t h e   f o re fro n o f   h e field .   M s .   L o tfi s   h o li stic   a p p r o a c h ,   c o m b i n in g   e x ten siv e   re se a rc h   with   p ra c ti c a e x p e rien c e ,   p o siti o n s   h e a a   re sp e c ted   lea d e i n   p sy c h o l o g y   a n d   a   v a lu a b le   a ss e to   th e   RCI   g ro u p .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a n l o tfi @ro b o t icc e n tu ry . c o m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.