تحقیق رایگان با موضوع شبیه سازی، توزیع شده، اصول طراحی، تقسیم بندی

:
طراحی و شبیه سازی LNAمتعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۴
-۱ مدارات مایکروویو گسسته. (MDCs) 1 یک مدار گسسته شامل عناصر جداگانه ای است که
توسط سیم های هادی به هم وصل می شوند. مدارات گسسته همچنان در سیستم های مایکروویو پرتوان بسیار مفید هستند .
-۲ مدارت مجتمع مایکروویو یکپارچه. (MMICs) 2 یک مدار مجتمع مایکروویو یکپارچه
متشکل از یک تراشه بلور نیمه هادی واحد است که همه عناصر اکتیو و پسیو و اجزاء اتصالات بر روی آن ساخته و پرداخته می شوند. معمولاً در سیستم های ماهواره ای و رادار هواپیمایی که در آنها به تعداد زیادی مدار مشابه وجود دارد ، کاربرد دارد.
-۳ مدارات مجتمع مایکروویو. (MICs)3 مدارات مجتمع مایکروویو ترکیبی از عناصر پسیو و
اکتیو هستند که در طی مراحل متوالی نفوذ بر روی یک زمینه نیمه هادی یکپارچه یا هایبرید ساخته می شوند. MMICها دارای چگالی بسیار بالایی هستند یکMIC به صورت هایبرید
یا یکپارچه ساخته می شود ، بکارگیری MICها در مدارات دیجیتال و سیستم های نظامی با توان مصرف کم وچگالی بسته بندی کم ، بسیار مفید است.
.۱-۱-۱ عناصر مداری مایکروویو .
عناصر مداری مایکروویو به دو نوع تقسیم بندی می شوند :
۱. مدارات عنصر فشرده. عبارت فشرده به معنی غیر متغیر بودن LوC با فرکانس ثابت بودن فاز موج در روی عنصر می باشد. در فرکانس های مایکروویو حجم عناصر فشرده بسیار کوچکتر از مدار معادل گسترده آن است.
۱ Microwave discrete circuits 2 Microwave monolithic integrated circuits 3 Microwave integrated circuits
طراحی و شبیه سازی LNAمتعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۵
.۲ مدارات خط توزیع شده. عبارت توزیع شده بدین معنی است که پارامتر های R و L و C و
G تابعی از از طول خط بوده و مقادیر L و C متغیر با فرکانس هستند.
انتخاب عناصر فشرده یا توزیع شده در شبکه های تطبیق تقویت کننده ها بستگی به فرکانس کار دارد.
تا باند فرکانسی X ، طول موج بسیار کوتاه است و عناصر فشرده خیلی کوچک نیز تغییر فاز ناچیزی
ایجاد می نمایند. درفرکانس کار مدار بالاتر از ۲۰GHz عناصر توزیع شده ترجیح داده می شوند.
.۱-۱-۲ تطبیق درشبکه های مایکروویو.
اگر امپدانس های بار و منبع با امپدانس های ورودی و خروجی قطعه اکتیو تطبیق نباشد ، برای تطبیق قطب های ورودی و خروجی باید شبکه های تطبیقی طراحی نمود. بطور کلی ، وقتی که اندازه
ضریب انعکاس کوچکتر یا مساوی واحد باشد از نمودار اسمیت معمولی۱ برای طراحی مدار تطبیق
استفاده می شود و اگر اندازه ضریب انعکاس بزرگتر از واحد باشد از نمودار اسمیت فشرده۲ به منظور تطبیق استفاده می گردد.
در سیستم های الکترونیکی مایکروویو اگر نتوان مقدار زیادی توان را توسط منبع منفرد تولید نمود و یا توان ورودی فراتر از ظرفیت یک قطعه نیمه هادی منفرد باشد، استفاده از روش های ترکیب توان قابل استفاده خواهد بود که ما در این پروژه بنحوی از یک تقویت کننده متعادل استفاده خواهیم کرد .
.۲-۱ طراحی تقویت کننده های مایکروویو
از تقویت کننده های مایکروویو بطور روزافزون در بسیاری از سیستم های الکترونیک مایکروویو ، نظیر مخابرات فضایی و سیستم های رادار هواپیمائی استفاده می شود .
در دیاگرام ۱-۲-۱ ، انواع تقویت کننده های مایکروویو ارائه شده است ، ما در روند طراحی از برخی از زیر شاخه های آن جهت طراحی تقویت کننده با نویز پایین با پهنای باند وسیع استفاده خواهیم کرد.
۱ Normal smith chart 2 Compressed smith chart
طراحی و شبیه سازی LNAمتعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۶
تقویت کننده های مایکروویو
پهنای باند
تقویت کننده باند باریک
تقویت کننده پهن باند
ساختارمداری
تقویت کننده متعادل
تقویت کننده فیدبک
تقویت کننده انعکاسی
تقویت کننده های خط نواری
عملکرد
تقویت کننده سیگنال کوچک
تقویت کننده سیگنال بزرگ
تقویت کننده پربهره
تقویت کننده پر قدرت
تقویت کننده های کم نویز
دیاگرام ۱-۲-۱ تقویت کننده های مایکروویو
فصل دوم
اصول طراحی تقویت کننده های ترانزیستوری مایکروویو
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۸
اصول طراحی تقویت کننده های ترانزیستوری مایکروویو
.۲-۰ مقدمه
در این فصل برخی از اصول پایه را که در تجزیه و تحلیل وطراحی تقویت کننده های ترانزیستوری مایکروویو مطرح میشود بطور گسترده تشریح می کنیم.
با استفاده ازپارامترهای ترانزیستور و شرایط تعریف شده طراحی یک پروسه سیستماتیک جهت
طراحی تقویت کننده ترانزیستوری مایکروویو آن است.این فصلاساساً dc ، پایداری ، بهره توان ، پهنای باند نویز و شرایط بررسی مشکل پا یداری و بهره توان در تقویت کننده باند باریک نیز شرح داده شده است. برخی ملاحظات مرتبط با یک طراحی عموما با پیش فرض برخی مشخصات و سپس انتخاب ترانزیستور مناسب آغاز می گردد. سپس طراحی با به کارگیری یک راه حل ریاضی سیستماتیک همراه با متد گرافیکی مناسب پیش میرود تا نسبت به بارگذاری ترانزیستور (ضریب انعکاس بار و منبع)حالت مطلوبی حاصل شود.
پروسه طراحی برای هر دو ترانزیستوری یکطرفه و دو طرفه با توجه به مقتضیات پایداری با اجرای پله به پله ای این متد انجام خواهد شد.
.۲-۱ پارامتر S
در طراحی شبکه های تطبیق مایکروویو پارامترهایS استفاده می شود مطابق تئوری شبکه یک
عنصر دو پورتی را می توان توصیف کرد. این پارامترها Z,S,H مجموعه ای از پارامترها از قبیل وابسته به ولتاژ و جریانهای کل در هر کدام از پورتها میباشد. البته در صورتی که فرکانس در رنج
مایکروویو باشد پارامترهای Z,S,H غیر قابل اندازه گیری هستند زیرا:
-۱ وسیله ای برای اندازه گیری ولتاژ و جریان کل در پورتهای شبکه در دسترس نیست . -۲ رسیدن به مدارات اتصال کوتاه و مدار باز در باند وسیع فرکانسی مشکل است.
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۹
-۳ عناصر اکتیو از قبیل ترانزیستورهای قدرت و دیودهای تونل به ندرت در حالت مدار باز و اتصال کوتاه پایدار می مانند.
بنابراین برای غلبه بر این مشکل روش دیگری ابداع شد. تغییر منطقی ایجاد شده استفاده از امواج
متحرک در فرکانسهای مایکروویو به جای جریانها و ولتاژهای کل میباشد که به آن پارامتر S
میگویند وبصورت زیر بیان میگردد:
(۲-۲-۱)
b1 ? s11a1 ? s12 a2
(۲-۲-۲)
b2 ? s21a1 ? s22 a2
شکل ۲-۲-۱ پارامتر های S را برای یک شبکه دو پورتی نشان می دهد.
شکل ۲-۲-۲ پارامترهای S شبکه دو قطبی
اگر یک شبکه دارای n پورت بوده و ai موج متحرک ورودی و bi موج متحرک برگشتی از اتصال
باشند آنگاه:
(۲-۲-۳)
n
i ?1,2,3….n
bi ? ? sij ai
j
که در رابطه مذکور:
: Sij=Tij هنگامیکه i=j ، ضریب انعکاس پورت iام است وقتی سایر پورتهای تطبیق باشند. : Sij=Tij هنگامیکه ij ، ضریب انتقال مستقیم است وقتی سایر پورتها تطبیق باشند. : Sij=Tij هنگامیکه ij ، ضریب انتقال معکوس است وقتی سایر پورتها تطبیق باشند.
رابطه فوق را بصورت زیر میتوان نوشت:
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۱۰
b1 ? s11 a1 ? s12 a2 ? s13 a3 ? …sin an b2 ? s21 a2 ? s22 a2 ? s23 a3 ? …s2n an
(۲-۲-۴)
………………………………………..
bn ? sn1 a1? sn2 a2 ? s23 a3 ? …snn an
که روابط بالا قابل تعریف به صورت یک معادله ی ماتریسی است:
b ? sa
s1n
s2n (۲-۲-۵)
snn
…..
s
s
…..
s12
s11
?
……………
۱۲
۱۱
…..
sn1 sn2
a1 ??a2?,?s?M an
b1
b ? b2 , a M
bn
ضرایب s11 , s12 …, snn پارامترهای پراکندگی(پارامترهای (Sنامیده میشوند.پارامترهای S خواص
متعددی دارند:
.۲-۲ خواص پارامتر S
n
-۱ خاصیت تقارن
j ?1,2,3,…, n
?sij .sij ? 0
i
-۲ خاصیت واحد
n
j ?1,2,…, n
?sij .sij* ?1
i
k ?1,2,3,…, n
n
-۳ خاصیت صفر
j ?1,2,3,…, n
?sik .sij ? 0
k ? j
i
-۴خاصیت انتقال فاز:اگر پورت kام از اتصال به اندازه فاصله الکتریکی ?k Lk دور می شود ، هر کدام
از ضرایب sij مرتبط با پورت kام در ضریب e ? j? k l k ضرب خواهد شد.
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۱۱
.۲-۳ قوانین جریان سیگنال میسون:
شکل ۲-۳-۱ شبکه دو پورتی یک تقویت کننده ترانزیستوری مایکروویو را نشان می دهد. ضریب
انتقال از bs به b2 را میتوان با استفاده از قوانین حلقه لمس نشده تئوری جریان سیگنال بدست
آورد.
شکل ۲-۳-۱
این قوانین کهغالباً قوانین میسون نامیده می شود شامل عبارات زیر است :
۱. مسیر: یک مسیر مجمومه ای از خطوط مستقیم است که به صورت متوالی در یک مسیر قرار گرفته اند به گونه ای که یک مسیر از هرگره بیش از یک بار نمی گذرد. مقدار نهایی مسیر حاصلضرب تمام ضرایبی است که به مسیر وارد میشوند.در شکل ۲-۳-۲ از bs به b1 فقط یک مسیر وجود دارد که مقدار آن s21 می باشد . از bs به b1 دو مسیر موجود است که مقادیر
s21?L s12 , s11 را دارا می باشد.
شکل ۲-۳-۲ جریان سیگنال
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۱۲
۲. حلقه مرتبط اول : بصورت حاصلضرب همه ضرایب در طول مسیرهایی که از یک نقطه شروع و به همان نقطه ختم می شود ، تعریف می گردد، بطوریکه از آن نقطه دو بار عبور نشود. در
شکل ۲-۳-۲ سه حلقه مرتبه اول موجود است که دارای مقادیر
s12 ?s s 21 ?L , s 22 ?L , s11 ?s میباشد.
.۳ حلقه مرتبه دوم : بصورت حاصلضرب هر دو حلقه مرتبه اول مستقل از هم تعریف می گردد.
در شکل مذکور فقط یک حلقه مرتبه دوم وجود دارد که مقدار آن s11?s s22 ?L می باشد.
.۴ حلقه مرتبه سوم : بصورت حاصلضرب هر سه حلقه مرتبه اول مستقل از هم تعریف می شود.
در شکل مذکور هیچ حلقه مرتبه سومی وجود ندارد.
بنابراین تابع انتقال نهایی به صورت زیر خواهد بود:
T ? p1 ?1? ?L?1?1 ? ?L?2?1 ??L???3?1 ?…??? ?P2 ?1???L??1?2 ? ?L?2?2 ?….?? P3 ?1…?(2-3-1)
۱??L 1 ? ?L 2 ?? L 3 ?….
…, p3 , p2 , p1 مسیرها

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

دیدگاهتان را بنویسید