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In dieser Arbeit werden steuerbare passive Hochfrequenzkomponenten auf Basisnichtlinearer Barium-Strontium-Titanat-Dickschichten hinsichtlich ihrer Eignungfür die Verwendung in Leistungsverstärkern im Mikrowellenbereich untersucht.Langfristiges Ziel ist die Erhöhung der Gesamteffizienz der Leistungsverstärkerbei gleichzeitig hoher Dynamik des Eingangssignals mittels adaptiver Last- undQuellimpedanzanpassung. Dies erfordert steuerbare Anpassnetzwerke hoher Li-nearität und gleichzeitig hoher Steuerbarkeit und Güte. Die relative Permittivitätdes verwendeten Materialsystems kann durch ein elektrisches Feld kontinuierlichvariiert werden. Die durch die Verwendung geeigneter Dotierungen optimiertenBST-Dickschichtvaraktoren bieten aufgrund ihrer Steuerbarkeit ?? > 30 % undhohen Güte Q > 100 für Frequenzen bis 3 GHz und einer sehr hohen Linearität, charakterisiert durch einen Interceptpunkt dritter Ordnung von rund 60 dBm, einebisher nicht vorhandene Möglichkeit, die Gesamteffizienz von Leistungsverstärkernerheblich zu erhöhen. Zur Verifikation der Anwendbarkeit und Abschätzung desEinsatzpotentials steuerbarer passiver BST-Mikrowellenkomponenten wurde unteranderem die Großsignalmodellierung durchgeführt und ein leistungsfähiger Desi-gnprozess entwickelt. Dieser Designprozess basiert auf einer multiskaligen Optimie-rung steuerbarer BST-Dickschichtkomponenten und berücksichtigt die besonderenAnforderungen von Hochleistungsanwendungen. Basierend hierauf wurde unteranderem ein vollständig auf einem BST-Dickschichtsubstrat integriertes Modul mitfünf parallelen Anpassnetzwerken für eine spätere hybride Integration mit fünfTransistorzellen einer PowerBar zu einem steuerbaren Leistungsverstärker entwi-ckelt und charakterisiert. Auf der dabei verwendeten BST-Keramik mit einer Größevon 6, 3 mm × 8, 1 mm wurden zudem alle erforderlichen Schaltungselemente zurEntkopplung von hochfrequenz- und gleichspannungsführenden Leitern als auchdie erforderlichen Induktivitäten in hybrider Montagetechnik integriert. Nebenden schaltungstechnischen Voraussetzungen, welche den Einfluss der externen Be-schaltung der Komponente berücksichtigen, werden in dieser Arbeit verschiedeneMetriken zur Bewertung und zum Vergleich von steuerbaren Leistungsverstärkernaufgestellt und analysiert.
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Information
Table of contents
- Einleitung
- Steuerbare Mikrowellendielektrika
- Bauteildesign steuerbarer Komponenten
- Konzepte und Komponenten für steuerbare Leistungsverstärker
- Zusammenfassung und Ausblick
- Mathematischer Anhang
- Realisierte Bauteile (Auszug)
- Technologischer Anhang
- Materialparameter
- Verwendete Messmittel
- Symbol- und Abkürzungsverzeichnis
- Literaturverzeichnis
- Lebenslauf