تحقیق رایگان با موضوع شبیه سازی، نرم افزار

?
Z0 (1 ? R)
(۶-۱-۱۷)
۲
۱
K
Z0o
R ?
(
( K 2 ?1)(k ?1)
??(K??1)(k??1)?(?1??
Z0e
(۶-۱-۱۸)
??Z0n???[k??1???R][(k??1)R??1]
Z0o .Z0e
(۱ ? R)
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۸۳
(۶-۱-۱۹)
Z0o .Z0e )2
)
?
R
Z0o .Z0e )2 .R ) ??
در شکل ۶-۱-۳ رابطه بین dW , dS با ادمیتانس مود فرد و زوج ترسیم شده است.
۰e
۰o
Z
Z
شکل ۵-۱-۳ رابطه بین dW , dS با ادمیتانس زوج وفرد
نکته مهمی که قابل توجه است تفاضل فاز میان پورت های خروجی کوپلر لانژ است و همین امر سبب محبوبیت کوپلرهای لانژ شده است و ما در هیچ یک از کوپلر های خط شاخه ای اینچنین
پاسخ تفاضل فاز ۹۰° را نخواهیم داشت . در شکل ۶-۱-۴ تفاضل فاز بین پورت های خروجی کوپلر لانژ بیان شده است .
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۸۴
شکل ۵-۱-۴ تفاضل فاز بین پورت های خروجی کوپلر لانج
با بررسی که درمورد دیمانسیون فیزیک کوپلر لانژ صورت گرفته دو نوع پاسخ فرکانسی برای آن
مطرح می گردد ؛ اولین پاسخ مربوط به زمانی است که فاصله هوایی ?S ? با لاتر از ۱ میلی متر شود، نکته قابل توجه اینست که پورت تزویج شده نسبت به پورت مسیر مستقیم توان کمتری
دریافت می کند . این کوپلر را تحت عنوان کوپلر زیر تزویج۴ می شناسیم و پاسخ فرکانسی آن در شکل ۶-۱-۵ نشان داده شده است.
شکل ۶-۱-۵ کوپلر لانژ زیر تزویج
۴ under-coupled coupler
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۸۵
شکل ۶-۱-۶ پاسخ فرکانسی پورت های تزویج و مسیر مستقیم را در هنگامی که فاصله هوایی?S ?
به مقدار کمتر از ۱ میلی متر کاهش پیدا می کند را نشان می دهد ، در این حالت کوپلر را تحت
عنوان کوپلر با لای تزویج۵ معرفی می کنیم ؛ کهغالباً حالت قابل قبولی نبوده و در موارد خاصی که کاربرد باند وسیع داشته باشیم از این نوع تزویج استفاده خواهیم کرد. خطای تزویج از تفاضل بین
دامنه پورت های خروجی معین می گردد که در پهنای باند یک اکتاو از ۸ تا ۱۶GHz به میزان
کمتر از ۱dB است ، با استناد به این که در حالت نوع اول مقدار ۳dBدقیقاً تا فرکانس ۱۲GHz
را داشتیم و خطای تزویج ۱dB تنها برای بازه فرکانسی ۹ تا ۱۶GHz باقی می ماند.
شکل ۶-۱-۶ کوپلر لانژ بالای تزویج
۵ over-coupled coupler
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۸۶
.۶-۱-۲ طراحی کوپلر لانژ ۳dB باند : X
روال طراحی یک کوپلر لانژ بصورت زیر ارائه می گردد:
.۱ ضریب تزویج K را در نظر گرفته و همچنین تعداد شاخه های کوپلر را تعیین می نمائیم.
۲. امپدانس مشخص Z0 را انتخاب می نمائیم.
۳. امپدانس مود زوج و فرد را بدست می آوریم
.۴ فاصله شکاف S و پهنای نوار W را بازای ارتفاع زمینه d و با در نظر گرفتن ثابت
دی الکتریک نسبی موثر ?reff با کمک گراف های ارائه شده بدست می آوریم. .۵ طول نوار l را برای طول موج ، در فرکانس مرکزی باند کاری حساب می کنیم.
در حالت کلی پهنای باند وسیع کوپلر لانژ کمتر از یک اکتاو در پهنای باند کاری را ارائه می دهد ؛ در طراحی ارائه شده هدف طراحی کوپلر لانژ با ضریب تزویج ۳dB در باند X(8~12GHz)
با فرکانس مرکزی ۹GHz ، که جنس بستر پایه آلومینا با ?r ? 9.8 و تعداد شاخه های کوپلر ۴ در
نظر گرفته شده است.
با استفاده از فرمول ۶-۱-۱۹ نسبت امپدانس مود فرد به مود زوج را بدست آورده و با توجه به
ضریب تزویج ۳dB و با کمک رابطه ۶-۱-۱۸ مقادیر Z0o , Z0e را بدست می آوریم .
با بدست آمدن مقادیر امپدانس مود زوج و فرد با مراجعه به گراف شکل ۶-۱-۲ مقادیر dW , dS را با
توجه به در نظر گرفتن مقدار d ? 0.635 مقدار S,W بدست می آید.
مقدار موثر ثابت دی الکتریک نسبی از رابطه ۶-۱-۲۰ بفرم زیر معین می شود:
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۸۷
(۶-۱-۲۰)
?r
?r eff ?
۰.۹۶ ? ?r (0.109 ? 0.004?r )?log(10 ? Z 0 ) ?1?
با توجه به مقدار مشخص Z 0 ? 50?, ?r ? 9.8
از
رابطه فوق ثابت
دی الکتریک
نسبی موثر
?reff بدست می آید:
??۶.۵۷
۹.۸
?reff ?
??۹.۸(۰.۱۰۹???۰.۰۰۴.(۹.۸)){log(10???Z?0?)??1
۰.۹۶
(
۲
۱)(k ?1)
?
۱
)
(?۱ ?
K
?
Z0o
R ?
۲
K
K ?1)(k ?1)
)
Z0e
K ? ?3dB ?10?3 20 ? 0.7079
)(۴ ?۱)۲ )
۱
)
۱ ?
(?۱ ?
۰.۷۰۷۹
R ?
۰.۷۰۷۹۲ ?۱
(۰.۷۰۷۹ ?۱)(۴ ?۱)
R ? 0.29786
Z0n ? 50?
[k ?1 ? R][(k ?1)R ?1]
??Z0n
Z0o .Z0e
(۱ ? R)
?۴??۱???۰.۲۹۷۸۶??(۴??۱)۰.۲۹۷۸۶??۱????۹۶.۲۷۲?
۵۰
Z0o .Z0e ?
(۱ ? ۰.۲۹۷۸۶)

۰e
.Z
۰o
Z
)
Z0e ?
?۱۷۶.۴?
R
Z0o .Z0e )2 .R ? 52.5?
)
Z0o ?
با توجه به مقادیر بدست آمده و گراف شکل ۶-۱-۴ ذیل خواهیم داشت:
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۸۸
شکل ۶-۱-۷ رابطه بین dW , dS با ادمیتانس زوج وفرد
پس با در نظر گرفتن طول شاخه به میزان ربع طول موج طول شاخه نیز با توجه به روابط ذیل و
همچنین گراف علامت گذاری شده ، مقادیر S,W بصورت زیر مشخص می گردد:
d ? 0.635?m
W ? 50.8?m
S ? 50.8?m
?reff ? 6.57
f mid ? 9GHz
۰.۰۳۳۳m
?
۸
۱۰
۳ ×
?
c
? ?
۱۰۹
۹ ×
f
?eff
l ?
??۰.۰۳۳۳???۰.۰۱۳m
?
۴
?
?eff
۶.۵۷
?reff
۰.۰۱۳ ? ۳.۲۵۱mm
l ?
۴
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۸۹
شکل ۶-۱-۶ اندازه های پارامتریک کوپلر لانژ را نشان می دهد:
شکل ۶-۱-۸ اندازه های پارامتریک کوپلر لانژ طراحی شده
مراحل انجام شبیه سازی و اندازه گیریهای مربوط به پورت های کوپلر لانژ که با استفاده از نرم افزار
Microwave office صورت گرفته است ، شکل ۶-۱-۹ نمایه طراحی کوپلر را در محیط برنامه
نشان می دهد.
شکل ۶-۱-۹ نمایه طراحی کوپلر
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۹۰
در شکل ۶-۱-۱۰ اندازه گیر ی های توان پورت های خروجی مستقیم خروجی تزویج شده و میزان توان برگشتی در پورت ها ارائه شده است.
شکل ۶-۱-۱۰ اندازه گیر ی های توان پورت ها
در شکل ۶-۱-۱۱ اندازه فاز در پورت های خروجی نشان داده شده است.
شکل ۶-۱-۱۱ اندازه فاز در پورت های خروجی
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۹۱
در شکل های ۶-۱-۱۲ و ۶-۱-۱۳ به ترتیب توان ارسالی در پورت های خروجی و توان برگشتی در
پورت ورودی و پورت ایزوله نشان داده شده است.
شکل ۶-۱-۱۲ توان ارسالی در پورت های خروجی
شکل ۶-۱-۱۳ توان برگشتی در پورت ورودی و پورت ایزوله
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۹۲
.۶-۲-۱ تقویت کننده های متعادل
یکی از مدارات مجتمع تقویت کننده کهمعمولاً در مایکروویو حالت جامد برای دستیابی به
توان و پهنای باند وسیع استفاده می شود ، تقویت کننده متعادل است.[۵] تقویت کننده متعادل
مطابق شکل ۶-۲-۱ متشکل از کوپلر لانژ ۳dB و ۹۰° است.
در تقویت کننده توان ورودی به دو قسمت تقسیم می شود از این نظر این تقویت کننده ، تقویت
کننده ترکیب دو مسیره۱ نیز نامیده می شود.
شکل .۶-۲-۱ تقویت کننده متعادل با پیوننده های لانژ
مطابق شکل ۶-۲-۱ ، دو BJT به دو قطب قائم ۳dB کوپلر های لانژ وصل می شوند. در این طرح به شرط تعادل طبقات موازی ، تقویت کننده مرکب تطبیق خواهد بود اگر چه دهانه های ورودی و خروجی تقویت کننده تطبیق نباشند. ضرایب انعکاس کل ، بهره توان و نسبت موج ایستاده ولتاژ (VSWR) را می توان بصورت زیر بیان نمود.
(۶-۲-۱)
(S11a ? S11b )
۱
S11 ?
۲
(۶-۲-۲)
(S22a ? S22b )
۱
S22 ?
۱
۲
(۶-۲-۳)
۲
S12a ? S12b
۲ ?
S12
=افت توان معکوس
۴
(۶-۲-۴)
۲
S21s ? S21b
۱
۲ ?
S21
=بهره توان مستقیم
۴
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۹۳
.۶-۲-۵)الف)
S11
۱ ?
VSWRin ?
S11
۱ ?
.۶-۲-۵)ب)
S22
۱ ?
VSWRout

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

دیدگاهتان را بنویسید