تحقیق رایگان با موضوع شبیه سازی، بهینه سازی

?
۲
?
۲۲
۱ ? S
L
و تقویت کننده مایکروویو را می توان بصورت سه بلوک با بهره های مختلـف نمـایش داد. در شـکل
۲-۶-۱ بلوک دیاگرام بهره توان انتقالی یکطرفه را نشان می دهد .
شکل ۲-۶-۱ بلوک دیاگرام بهره توان انتقالی یکطرفه
GL , GS بیانگر بهره یا افت بوجود آمده ناشی از تطبیق یا عدم تطبیق مدارهای ورودی و خروجی
است. با بهینه سازی ?L , LS برای رسیدن به ماکزیمم بهره GL , GS نهایتاً، ماکزیمم بهره توان انتقالی GTu max را خواهیم داشت. برای یک ترانزیستور یکطرفه پایدار بلاشرط ?S11 , S22 1?
ماکزیمم GL , GS زمانی بدست می آیند که :
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
(۲-۶-۶)
و در نتیجه :
(۲-۶-۷)
(۲-۶-۸)
و نهایتا بدست می آید:
۲۴
??S*
?
??S?*
?
۲۲
L
۱۱
S
۱
Gs max ?
۲
S
۱ ?
۱۱
۱
GL max ?
۲۲
s22
۱ ?
(۲-۶-۹)
۱
۲
S21
۱
GTU ,Max ?
۲
۲۲
S
۱ ?
۲
S
۱ ?
۱۱
در حالت یکطرفه ?IN ? S11 و?OUT ? S22 است و ماکزیمم مقدار GTU هنگامی حاصل مـی شـود
که ?S ? S *11 و ?L ? S*22 باشد ، بنابراین با در نظر گرفتن روابط (۲-۶-۷) و( (۲-۶-۸ در می یابیم
که :
(۲-۶-۱۰)
GTU ,max ? GPU ,max ? GAU ,max
روابط مطرح شده در بالا را می توان در یک رابطه خلاصه کرد :
(۲-۶-۱۱)
۱ ? Si
Gi ?
?
۱ ? S
ii i
که در تحلیل آن حالتهای زیر را باید در نظر گرفت :
-۱ حالت پایدار بلا شرط هنگامی که Sii 1
-۲ حالت پایدار شرطی هنگامی که Sii 1
در حالت (۱) با استفاده از رابطه (۲-۶-۱۱) مشاهده می شود که Gi وقتی مینیمم می شود مقـدار
را داراست ( مقدار صفر) که
?i
باشد . سایر مقادیر Li مقداری از Gi را بدست می دهنـد کـه بـین
صفر و Gi max است :
(۲-۶-۱۲)
۰ ? Gi ? Gi max
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۲۵
مقدار ماکزیمم هنگامی رخ می دهد که ?i ? Sii* باشد :
(۲-۶-۱۳)
۱
Gi max ?
۲
Sii
۱ ?
مقدار هایی از ?i که به یک مقدار ثابت از
Gi منجر می شوند ، روی دوایری در نمودار اسمیت قـرار
می گیرند ، که “دوایر بهره ثابت” نامیده می شوند.
فاکتور بهره نرمالیزه شده را بصورت زیر تعریف می کنیم :
۲
۲
?i
۱ ?
۲
G
(۲-۶-۱۴)
(
Sii
?

??
Sii
??Gi??1??
gi ?
i
۲
?
ii
۱ ? S
Gi max
i
در حالیکه ۰ ? gi ? 1 است.
در مرجع [۱] نشان داده شده است که مقادیر
?i که
gi ثابت مـی دهنـد بـر دایـره ای بـا معادلـه
?i ? Cgi ? rgi قرار می گیرند که مرکز و شعاع آن توسط روابط زیر بیان می شود :
(۲-۶-۱۵)
gi Sii
Cgi ?
۲ ?۱ ? gi ?
Sii
۱ ?
(۲-۶-۱۶)
۱ ? gi ?1 ? Sii 2 ?
rgi ?
۲ ?۱ ? gi ?
Sii
۱ ?
که بدین ترتیب دوایر
GS ثابت و GL ثابت بدست می آیند.
واضح است هنگامیکه gi ?1 باشـد Cgi ? Sii* , rgi ? 0,?Gi ? Gi max ? خواهـد بـود . بنـابراین دایـره
Gi ثابت برای بهره ماکزیمم با یک نقطه در محل Sii* مشخص می گردد.
در حالت (۲) با ۱ Sii . این حالت برای پایانه (۱) پسیو ممکن است رخ دهد که منجر یه یک بهره
بینهایت خواهد شد . این مقدار بینهایت بهره ، ناشی از مقدار بحرانی ?i که ?ic نامیده می شود :
(۲-۶-۱۷)
۱
ric ?
Sii
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۲۶
این معادله بیانگر آن است که مقدار حقیقی امپدانس مربوط به ?ic ، برابر با انـدازه مقاومـت منفـی
مربوط به Sii است ، پس مجموع مقاومت های حلقه ورودی یـا خروجـی برابـر صـفر بـوده و نهایتـا
نوسان رخ خواهد داد. gi نیز مطابق رابطه (۲-۶-۱۴) تعریف می شود :
(۲-۶-۱۸)
۲ ?
Sii
?۱??
۲
?i
۱ ?
۲ ??
Sii
g i ? Gi ?1 ?
۲
?
ii
۱ ? S
i
بعلت آنکه ۱
Sii
است ، gi می تواند مقادیر منفی داشته باشـد . دوایـر Gi ثابـت ، بـا اسـتفاده از
روابط حالت قبل بدست می آیند . Gi در
۱
?i ? ?ic ?بینهایت است. مشاهده می شود که زاویه
Sii
Cgi برابر با زوایه
Sii* یا به عبارتی زاویه
۱
است ، بنابراین مراکز دوایر همگی بر روی خطی که از
Sii
مبدا به نقطه
۱
رسم می شود، قرار می گیرند.
Sii
برای جلوگیری از نوسان در پورت ورودی یا خروجی باید ?i بگونـه ای انتخـاب شـود کـه قـسمت
حقیقی امپدانس پایانه از اندازه مقاومت منفـی مربـوط بـه نقطـه
۱
بزرگتـر باشـد. هنگامیکـه
*
Sii
مقاومت منفی در ورودی رخ می دهد ، ناحیه پایداری جایی است کـه مقـادیر ?s امپـدانس منبـع بوجود آورند که :
(۲-۶-۱۹)
Re?Z IN ?
Re ?ZS ?
بطور مشابه در خروجی نیز هنگامی مقاومت منفی رخ می دهد کـه
?L بـا اسـتفاده از معادلـه زیـر
انتخاب شود :
(۲-۶-۲۰)
Re?ZOUT ?
Re ?ZL ?
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۲۷
(۲-۷ دوایر بهره توان
(۲-۷-۱ دوایر بهره توان عملی
وقتی S12 قابل صرفنظر کردن نباشد ، معمولا طراحی بر اسـاس GP صـورت مـی گیـرد .
بهره توان عملی مستقل از امپدانس منبع است . بنابراین روش طراحی بـر اسـاس GP بـرای هـر دو
حالت پایداری بلاشرط و پایداری طرطی ساده است و برای طراحی های عملی مناسب می باشد.
.۱ پایداری بلاشرط حالت دو طرفه :
ابتدا GP را بصورت زیر می نویسیم :
(۲-۷-۱)
gP
۲
S21
?
۲ ?
?L
۲ ?۱ ?
S21
GP ?
۲
۲
? ??
S
?
۱ ? S
L
۱۱
۱ ?
?
۱ ? S
L
۲۲
۲
۲
L
۲۲
?L
۱ ?
?L
۱ ?
G
gP ?
۲ ?? ۲ Re??l C2 ?
?
۲ ?
S 22
۲ ?
?L
۲ ?
S11
۱ ?
?
?
۲
S11 ? ??L
۲ ?
۱ ? S22 ?L
۲
S21
? ?S*
۲۲
??S
۲
C
۱۱
در اینجا GP , gP تابعی از پارامترهای S عنصر مورد نظر و ?L می باشند.
نشان داده می شود مقادیری از ?L که
g p ثابت می دهند بر روی دایره ای قرار می گیرند که دایره
بهره توان عملی نامیده می شود . معادله این دایره در صفحه ?L بصورت زیر است .
?L ? CP ? rP
که مرکز و شعاع دایره به ترتیب با روابط زیر بیان می شوند:
(۲-۷-۲)
gP C 2*
CP ?
۲ ?
?
۲ ?
S 22
۱ ? gP ?
۱
(۲-۷-۳)
۲ g 2P ?2
S12 S21
g p ?
S21
S12
?۱???۲?K
rp

این نوشته در No category ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید