تحقیق رایگان با موضوع شبیه سازی، ناپایداری

?
(
۲
?
۲ ?
S 22
۱ ? g p ?
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۲۸
ماکزیمم بهره توان عملی در مقدار ?L اتفاق می افتد وقتی که
rP ? 0 اسـت . بنـابراین از (۲-۸۴)
gP. max بدست می آید :
(۲-۷-۴)
K 2 ?1?
?K??
۱S
gP. max ? S
۲۱
۱۲
و با جایگذاری آن در معادله (۲-۷-۱) خواهیم داشت :
(۲-۷-۵)
K 2 ?1?
?K??
۲۱
GP. max ? SS
۱۲
مقـداری از ?L کـه GT max را بدسـت مـی دهـد از جایگـذاری gP ? gP max در (۲-۷-۲) بدسـت
می آید.
این مقدار ?L ? CP. max باید مساوی
?ML باشد بنابراین :
(۲-۷-۶)
gP max C2*
۲ ?
?
۲ ?
S 22
۱ ? gP max ?
?ML ? CP. max ?
کمترین مقدار g p صفر است که معادل GP ? 0 است و هنگامی رخ می دهد که ?L ? 1 باشد
به عبارت دیگر وقتی همه توان ها خروجی از طرف بار منعکس شود ??L ?1?، بهـره عملـی صـفر
است .
برای یک
GP معین ، ?L از روی دایره GP ثابت انتخاب می شـود . اگـر ?L در فاصـله ای انتخـاب
شود که
max
Gp
g p max ? باشد ،
GP max نتیجه می شود . تـوان خروجـی مـاکزیمم وقتـی حاصـل
۲
S21
می شود که تطبیق مزدوج در ورودی انتخاب شده باشد . ??S ? ?*IN ? وقتی ?S ? ?*IN باشد تـوان
ورودی برابر ماکزیمم توان ورودی در دسترس است . بنابراین تحت این وضـعیت GT max برابـر GP
خواهد بود و ?s و ?L که دارای GP max را می دهد همان ?MS و?ML اند.
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۲۹
.۲ پایداری شرطی حالت دو طرفه:
روش طراحی برای این حالت به شرح زیر است . ابتدا برای GP معین ، دایره بهره توان عملی ثابت
را با استفاده از روابط (۲-۷-۲) و (۲-۷-۳) رسم می کنـیم . دایـره پایـداری خروجـی را نیـز رسـم
می کنیم . سپس مقداری برای ?L انتخاب می کنیم که در ناحیه پایداری باشد و در ضمن به مـرز
پایداری زیاد نزدیک نباشد . مقدار ?IN را محاسبه می کنیم و معین می کنیم که آیا تطبیق مزدوج
در ورودی ممکن است یا نه . برای ایـن کـار دایـره پایـداری ورودی را رسـم مـی کنـیم و بررسـی
می کنیم که ?S ? ?*IN در ناحیه پایداری ورودی قرار دارد یا نه . اگر در ناحیه پایداری نباشـد یـا
در ناحیه پایدار باشد ولی خیلی نزدیک به مرز ناپایداری باشد ، می تـوان یـک ?s دلخـواه انتخـاب
کرد، یا یک مقدار جدید GP در نظر گرفت . باید دقت کرد که انتخاب دلخواه ?s بر توان خروجی و
VSWR اثر می گذارد.
مقادیر ?s و ?L نباید به دوایر پایداری مربوطه خیلی نزدیک باشند ، چون ممکـن اسـت تغییـرات پارامترها باعث تغییر مکان ?s و ?L شده و آنها را در ناحیه ناپایدار قرار دهند و نوسان رخ دهد.
چون در حالت پایداری شرطی GP می تواند مقدار بینهایت به خود بگیـرد ، لازم اسـت کـه مقـدار
GP را کمتر از مقدار ضریب شایستگی GMSG نگـه داشـت . طراحـی بـرای GP کمتـر از GMSG ،
پایداری خوب و مقادیر عملی VSWR ورودی و خروجی را خواهد داد.
برای حالـت پایـداری شـرطی ? ۱, K 1 یـک GP min وجـود دارد کـه ا ز آوردن روابـط خـودداری می کنیم . اگر دوایر بهره توان عملی را بازای چندین مقدار مختلف ) G P از صفر تا بینهایت) رسم کنیم می بینیم که دایره GP ? 0 وقتی رخ می دهد که ?L ? 1 است و با افزایش GP ، دایـره GP
ثابت به دایره پایداری خروجی نزدیک شده ، وقتی که GP ? ? شود بر دایره پایـداری خروجـی
منطبق می گردد.
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۳۰
(۲-۷-۲ دوایر بهره توان در دسترس
.۱ پایداری بلاشرط حالت دوطرفه
بدست آاوردن این دوایر ، مشابه دوایر بهره توان عملی است ، که از ذکر انها خـودداری و بـه نتـایج اکتفا می کنیم:
(۲-۷-۷)
۲
?S
۱ ?
۲ ga
S21
GA ?
(۲-۷-۸)
GA
ga ?
۲ ?? ۲ re??S C1 ?
?
۲ ?
S11
۲ ?
?S
۲ ?
S22
۱ ?
?
۲
S21
C1 ? S11 ? ?S*22
(۲-۷-۹)
(۲-۷-۱۰)
۲ g ?1
۲
a
g C *
Ca ?
۱۱
a
۲ ?
?
۲ ?
S 11
۱ ? ga ?
S12 S21
ga ?
S12 S21
r ? ?1 ? 2k
۲ ?
?
۲ ?
S11
۱ ? ga ?
a
روابط (۲-۷-۹) و (۲-۷-۱۰) به ترتیب مرکز و شعاع دایـره بـه هـر تـوان در دسـترس را مـشخص
می سازند . برای یک GA معین ، دایره به هر توان در دسترس ثابت با استفاده از روابط فـوق قابـل
رسم است . همه ?s ها روی این دایره ، GA مورد نظر را می دهنـد . بـرای GA داده شـده مـاکزیم توان خروجی وقتی بدست می آید کـه ?L ? ?OUT * باشـد و ایـن مقـدار ?L نتیجـه GT ? GA را
می دهد. چون دوایر GA ثابت و دوایر عدد نویز ثابت ( که در بخش (۲-۱۰) بررسی خواهند شد) ،
توابعی از ?s هستند ، این دوایر با یکدیگر در نمودار اسمیت رسم شـده و مبادلـه ای بـین بهـره و
عدد نویز انجام می گیرد .
.۲ پایداری شرطی حالت دو طرفه
برای یک ترانزیستور با پایداری شرطی ، روش طراحی برای GA معین به شرح زیر است . ابتدا برای
GA مورد نظر دایره بهره ثابت را رسم می کنیم . دایره پایداری ورودی نیز باید رسم گـردد سـپس
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۳۱
مقداری برای ?s در ناحیه پایداری ، بطوریکه خیلی نزدیک به مرز پایداری نباشد انتخاب می کنیم .
مقدار ?OUT را محاسبه کرده سپس معین می کنیم که آیا تطبیق مزدوج در خروجی ممکن اسـت
یا نه. برای این کار دایره پایداری خروجـی را رسـم کـرده و ?L ? ?*OUT را مـشخص مـی کنـیم و
تعیین می نماییم که آیا در ناحیه پایداری قرار دارد یا نه. اگر در ناحیـه پایـدار نباشـد یـا اینکـه در
ناحیه پایدار باشد ولی خیلی نزدیک به مرز ناپایداری باشد ، یک مقدار دلخواه ?L انتخاب می کنیم،
یا اینکه مقدار GA را تغییر می دهیم . باید توجه داشت که انتخاب دلخواه ?L بر تـوان خروجـی و
VSWR تاثیر می گذارد . ?L و?L نباید نزدیک دوایر پایداری باشند چـون ممکـن اسـت بـا تغییـر
پارامترهای عنصر مورد نظر نوسان رخ دهد.
(۲-۸ دوایرVSWR ثابت
در طراحی تقویت کننده هـای مـایکروویو ، اغلـب بـا مـاکزیمم مقـدار قابـل VSWR در ورودی و
خروجی مواجهیم . دوایر VSWR ورودی ثابت در صـفحه ?S و دوایـر VSWR خروجـی ثابـت در
صفحه ?L رسم می شوند. این دوایر ، معمولا به تکمیل پروسه های طراحی کمک می کنند.
شکل (۲-۸-۱) را بعنوان یک تقویت کننده مایکروویو در نظر می گیریم.
شکل ۲-۸-۱ قسمت ورودی تقویت کننده مایکروویو
?a
۱ ?
(۲-۸-۱)
?VSER?IN???
?
۱ ?
a
(۲-۸-۲)
? ?*
?
?
?a
S
IN
۱ ? ? ?
IN S
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۳۲
مشاهده می شود که برای ?IN داده شده ، مقادیری از ?S کـه روی یـک دایـره قـرار مـی گیرنـد،
مقادیر ثابت
?a
را بدست می دهند [۱] و بیانگر آن است که دوایر
?a
ثابت در معادله زیر صدق
می کنند :
(۲-۸-۳)
??rvi
?S ? Cvi
(۲-۸-۴)
(
۲
?a
?*IN ?1 ?
Cvi ?
۲
? ?
۱ ?
a IN
(۲-۸-۵)
(
۲
?IN
?۱??
?a
rvi ?
۲
? ?
۱ ?
a IN
که روابط (۲-۸-۴) و (۲-۸-۵) به ترتیب مرکز و شعاع دایره است.
به منظور بدست آوردن ?VSWR?IN ? 1 در حالت پایداری بالا شـرط و بـسیاری از مـوارد در حالـت
پایداری شرطی ، می توان ?S را مساوی با ?*IN انتخاب کرد . از رابطه (۲-۸-۱) مـشاهده مـی شـود
که برای ?A ? 0, ?VSWR?IN ? 1 خواهد بود در نتیجه
(۲-۸-۶)
??۰???۰
?a
??۰???۰???rvi
?s
Cvi
به عبارت دیگر با قرار دادن ?S ? ?IN مقدار
?S ? 0
و در نتیجه ?VSWR?in ? 1 خواهد بود. روابط
مشابهی نیز برای VSWR خروجی بدست می آید:
(۲-۸-۷)
?b
۱ ?
?VSWR?OUT???
?
۱ ?
b
(۲-۸-۸)
? ?

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

دیدگاهتان را بنویسید