Multiband and concurrent matching network design

Text in English ; Abstract: English and Turkish Includes bibliographical references (leaves 101-113) xiv, 113 leaves 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. Motivation for Multiband Matching Impedance Matching Theory Basic Impedance Matching Network Topologies Lumped Element Matching Distributed Element Matching Mixed Element Matching Literature Review on Multiband Matching Networks Multiband Matching with Lumped Elements Multiband Matching with Tunable Varactors and Inductors Multiband Matching with Switches Multiband Matching with Transmission Lines Multiband Matching with ICs Multiband Matching with Mixed Networks Thesis Objectives Thesis Organization Multiband Matching of Complex Terminations Multiband Matching Problem Real Frequency Multiband Matching Real Frequency Parametric Approach Simplified Real Frequency Technique (SRFT) Multiband Matching with A Generalized Frequency Transformations Sequential Frequency Transformations for Multiband Mapping Dual Band Frequency Transformation Quad Band Frequency Transformation Triple Band Frequency Transformation The Proposed Generalized Multiband Mapping Function Determination of Prototype Network Low Pass Prototype Based Approach Employment of Transfer Function Based Low Pass Prototype Generation of Low Pass Prototype with RFT Band Pass Prototype Based Approach A Parametric Study for Generation of Band Pass Prototype Synthesis of Transformed Multiband Network Multiband Filter Design Applications Dual Band Filter Design Triple Band Filter Design Incorporation of Frequency Mapping with RFT The Design Algorithm Multiband Matching Network Design Examples Dual Band Matching Network Design Quad Band Matching Network Design Multiband Matching with Synthesis Approach Parametric Characterization of Multiband Matching Network Synthesis of Multiband Ladder Network Application of Norton Transformation for Multiband Matching Ladders A Parametric Approach for Transformer-less Network Synthesis Practical Designs and Implementations Dual Band Filter Design and Implementation Dual Band Stop Filter Design and Implementation Triple Band Filter Design and Implementation