Multiband and concurrent matching network design

Abstract

Multiband network design has become a big issue due to the current improvements in RF and MW technologies. Since the new wireless protocols come up fast such as 3G, 4G, 5G etc., the RF and MW hardware must be designed to provide services to all distinct technologies in simultaneous regimes. To avoid interference, noise, harmonics, etc., the use of multiband matching or filtering at the front-end or back-end of RF/MW devices is an inevitable work. Particularly multiband matching in a multiband system is always necessary to be sure of proper power transfer between each multiband units. In this thesis, the multiband matching network design problem is addressed under the analytical perspective. Therefore, a deep investigation on network theoretical foundations is performed. In addition, only passive networks are concerned for providing concurrent operation. One of the well-known semi-analytical network design methods, which is called real frequency technique, is taken as a main domain to develop the thesis contributions. Two main approaches are elaborated. The first approach is the generation of proper frequency mapping functions and determination of prototype networks to design multiband matching network. The proposed frequency transformation approach is useful and practical for multiband filter and matching network designs. As a second research track of the thesis; a synthesis based approach is aimed to be developed for generalized multiband matching network designs. A proper integration of the proposed approach with RFT matching techniques and examination of the implementation results are provided.

RF ve Mikrodalga teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte çokluband devre tasarımı önemli bir konu olmuştur. 3G, 4G, 5G gibi yeni kablosuz iletişim protokollerinin hızlı bir şekilde ortaya çıkmasıyla, RF ve Mikrodalga donanımlarının tüm ayrı teknolojilere eş zamanlı servis sağlayacak şekilde tasarlanması gerekmektedir. Enterferans, gürültü, harmonikler vb. etkilerden kaçınmak için RF ve Mikrodalga cihazlarının giriş-sonunda veya çıkış-sonunda çokluband empedans uydurma veya filtreleme yapılması kaçınılmaz bir iştir. Özellikle, çokluband empedans uydurma, çokluband sistemlerdeki ayrık çokluband birimler arasındaki uygun güç aktarımından emin olmak için daima gereklidir. Bu tezde, çokluband empedans uydurma devresi tasarım problemi analitik bakış açısıyla ele alınmıştır. Bu yüzden, devre teorisinin temelleri üzerine derin bir inceleme yapılmıştır. Buna ek olarak, eş zamanlı operasyon sağlamak için sadece pasif devreler düşünülmüştür. İyi bilinen yarı analitik devre tasarım metodları olan reel frekans tekniği tezin katkılarını geliştirmek için temel zemin olarak alınmıştır. İki temel yaklaşım üzerine durulmuştur. İlk yaklaşım, uygun frekans haritalama fonksiyonlarının ve prototip devrelerinin belirlenmesidir. Önerilen frekans dönüştürme yaklaşımı, çokluband filtre ve empedans uydurma devre tasarımları için kullanışlı ve pratiktir. Tezin ikinci araştırma yolu olarak, genelleştirilmiş çokluband devrenin empedans uydurma tasarımları için sentez tabanlı bir yaklaşım geliştirilmesi amaçlanmıştır. Önerilen yaklaşımın, reel frekans teknikleriyle uygun entegrasyonu ve uygulama sonuçlarının incelemesi sunulmuştur.