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https://hdl.handle.net/10216/135329Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.creator | Pedro Manuel Moreira Teixeira | |
| dc.date.accessioned | 2025-11-10T16:12:58Z | - |
| dc.date.available | 2025-11-10T16:12:58Z | - |
| dc.date.issued | 2021-07-22 | |
| dc.date.submitted | 2021-08-03 | |
| dc.identifier.other | sigarra:486227 | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10216/135329 | - |
| dc.description | Radio comunicações usando a Lua como repetidor de modo a permitir ligações de longa dis-tância sem linha direta de vista (line of sight) contornando a curvatura da terra são já realizadasdesde meados do século passado. Desde os inícios desta tecnologia, sempre foi necessário con-tornar forte atenuação de espaço livre do sinal devido à enorme distância que a Lua se localiza.Um dos métodos predominantes para tornar possível este tipo de comunicações é a transmissãode sinais de alta potência, que nos primórdios do Moonbouncing estava na ordem dos milhares deWatts, atualmente, com modulações mais complexas e recetores mais avançados é possível serfeita com apenas centenas de Watts, como demonstrado na secção de link budget do documento,continuando um desafio para entusiastas do Radio Amadorismo.Esta dissertação aborda essencialmente o processo de desenvolvimento de um amplificador depotência capaz de produzir 200 W à frequencia de 2.4 GHz com a melhor eficiência e linearidadepossiveis. Para conseguir concretizar o objetivo imposto, uma revisão do estado de arte na áreade desenvolvimento de amplificadores de radio frequência mostrou ser essencial estabelecendometodologias de trabalho e métricas para a análise desse mesmo trabalho. Foi ainda possível de-terminar que classe AB, classe F ou F inverso seriam as tipologias mais indicadas permitindo altaspotências sem sacrificar demasiado a eficiência em aplicações em que a linearidade do dispositivonão é critica.Posto isto, o plano de trabalhos seguiu a forma canónica de desenvolvimento de amplificadoresde potencia deste tipo de classes, tendo por base o circuito exemplo presente na datasheet dodispositivo ativo escolhido.Em todo o processo de desenvolvimento foi usado o software Advanced Design System 2021que tornou possível as várias análises do circuito do amplificador aliado à ferramenta de simulaçãoMomentum da Keysight Technologies que permitiu obtenção de modelos comportamentais maisfiáveis nas várias etapas de desenvolvimento evitando surpresas do ponto de vista de performanceapós a implementação prática do amplificador.Diferentes pontos de funcionamento, biasing networks e matching networks foram experimen-tadas de modo a obter um design estável capaz de cumprir o requisito mínimo de potência o maiseficiente possível, sendo na simulação eletromagnética final obtido o requisito mínimo de potênciacomPAE=51.6%.Durante o processo de desenvolvimento foi essencial uma atitude de compromisso entre aeficiência potência estabilidade e linearidade do amplificador, sendo cada uma das etapas essencialpara estabelecer o equilíbrio entre cada um desses fatores. | |
| dc.description.abstract | Radio communications using the Moon reflection to overcome the Earth's curvature in longdistance communication have been in practice for more than 70 years. Since the beginning, a largesignal attenuation due to the enormous distance the signal has to travel and the low albedo of theMoon, is a great challenge to beat.Usually to make this type of communication possible a great transmission power is requiredmade possible by the use of high power RF amplifiers. Initially thousands of watts were required,but with the advances in modulation techniques and better receptions systems, the transmitterpower requirements go as low as hundreds of watts as shown in the link budget section of thisdocument, remaining however relevant problem to tackle amongst the Amateur Radio community.This thesis documents the development process of a Power amplifier capable of giving 200 Wof power at 2.4 GHz with the best efficiency possible. To fulfill this goals a revision on the stateof the art of power amplifiers was made, establishing metrics and methodologies to use during thedevelopment. Furthermore was determined that a class AB, Class F or inverse class F would be themost interesting topologies since they allow high power outputs without sacrificing the efficiencyin application where the linearity is not critical.With this is mind the workflow followed the standard development is this type of classes, usingthe circuit example present in the transistor's datasheet as a starting point. During all processAdvanced Design System 2021 software was the tool used aided by the Momentum simulationsytem, also by Keysight, allowing the generation of more realistic models of the circuits behaviour,minimizing the risk of implementation an the margin of error of the real device compared with themodel.Different bias points, bias networks and matching networks configurations were tried in orderto obtain a stable design capable of fulfilling the requirements. In the simulation of the last designthe output power wasPout=53.25dBmand with a power adder efficiency ofPAE=51.6%.Throughout the whole process a compromise mentality between efficiency, power, stabilityand linearity of the amplifier was essential, balancing the different factors into the best performingcircuit of the given application. | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.rights | openAccess | |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | Engenharia electrotécnica, electrónica e informática | |
| dc.subject | Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering | |
| dc.title | Design of a High Power Amplifier for Earth-Moon-Earth Communications | |
| dc.type | Dissertação | |
| dc.contributor.uporto | Faculdade de Engenharia | |
| dc.identifier.doi | 10.34626/p0c7-a821 | |
| dc.identifier.tid | 202824608 | |
| dc.subject.fos | Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática | |
| dc.subject.fos | Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering | |
| thesis.degree.discipline | Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores | |
| thesis.degree.grantor | Faculdade de Engenharia | |
| thesis.degree.grantor | Universidade do Porto | |
| thesis.degree.level | 1 | |
| Appears in Collections: | FEUP - Dissertação | |
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|---|---|---|---|---|
| 486227.pdf | Design of a High Power Amplifier for Earth-Moon-Earth Communications | 7.04 MB | Adobe PDF | ![]() View/Open |
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