تحقیق رایگان با موضوع شبیه سازی، نرم افزار، روش های تحلیلی، مدل سازی

استفاده از کوپلر لانژ
۱۲۵
شکل ۶-۳-۱۶ طرح نهایی تقویت کننده متعادل با استفاده از کوپلر لانژ را نشان می دهد .
شکل ۶-۳-۱۶ طرح تقویت کننده متعادل با استفاده از کوپلر لانژ
شکل ۶-۳-۱۷ پاسخ فرکانسی تقویت کننده متعادل
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۱۲۶
شکل ۶-۳-۱۸ بررسی معیار نویز برای تقویت کننده معمولی و تقویت کننده متعادل با استفاده از کوپلر لانژ را نشان می دهد.
شکل ۶-۳-۱۸ بررسی معیار نویز برای تقویت کننده معمولی و تقویت کننده متعادل
شکل ۶-۳-۱۹ توان برگشتی در پورت های ورودی و خروجی را در تقویت کننده نشان می دهد.
شکل ۶-۳-۱۹ توان برگشتی در پورت های ورودی و پورت خروجی
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۱۲۷
شکل های ۶-۳-۲۰ و ۶-۳-۲۱ میزان VSWR به ترتیب در ورودی و خروجی تقویت کننده معمولی و
متعادل را نشان می دهد.
شکل ۶-۳-۲۰ میزان VSWR در ورودی تقویت کننده معمولی و متعادل
شکل ۶-۳-۲۱ میزان VSWR در خروجی تقویت کننده معمولی و متعادل
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۱۲۸
در شکل های ۶-۳-۲۲ و ۶-۳-۲۳ به ترتیب معیار توان تقویت کننده معمولی در برابر تقویت کننده متعادل ملاحظه و بررسی شده است و ماکزیمم توان در تقویت کننده متعادل دو برابر ماکزیمم توان تقویت کننده معمولی شده است ، لذا ما در تقویت کننده های متعادل به ماکزیمم دو برابر توان خود ترانزیستور دست خواهیم یافت.
شکل ۶-۳-۲۲ معیار توان در تقویت کننده معمولی
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۱۲۹
شکل ۶-۳-۲۳ معیار توان در تقویت کننده متعادل با استفاده از کوپلر لانژ
شکل ۶-۳-۲۴ نمودار مربوط به توان خروجی به ازای توان ورودی را نشان می دهد.
شکل ۶-۳-۲۴ نمودار مربوط به توان خروجی به ازای توان ورودی
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۱۳۰
با توجه به نتایج شبیه سازی انجام گرفته ما بطور کلی گراف های مربوط به گین ، نـویز ، VSWR
و توان را برای طرح نهایی تقویت کننده پهن باند توان با نویز پایین بصورت زیر ارائه می کنیم :
.(۱) مشخصه نویز
.(۲) مشخصه بهره
.(۳) مشخصه VSWR ورودی
.(۴) مشخصه VSWR خروجی
.(۵) مشخصه توان تقویت کننده معمولی
.(۶) مشخصه توان تقویت کننده متعادل
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۱۳۱
.۶-۳-۲ طراحی تقویت کننده پهن باند
با افزایش فرکانس ، منحنی بهره – توان افت می کند و از این نظر ، طراحی یک تقویت کننده پهن باند کار دشواری است. در طراحی تقویت کننده پهن باند ، عبارت پهن باند بمعنی
تغییرات تقریبی ۶dB بر اکتاو پهنای باند فرکانسی است. کلمه اکتاو برای فاصله هشت پرده موسیقی بکار می رود. هر دو پرده ای که فرکانس یکی دو برابر دیگری باشد ، به اندازه یک اکتاو با هم فاصله دارند. در طراحی پهن باند نیز یک اکتاو به معنی دو برابری فرکانس است. بعنوان مثال
فواصل فرکانس ۲ ، ۴ ، ۸ و ۱۶ ، در مقیاس اکتاو بصورت ۶ ، ۱۲ ، ۱۸ و ۲۴dB می باشند که
فاصله آنها از هم ۶dB/octave است. در یک تقویت کننده پهن باند ، امپدانس های ورودی و خروجی یک ترانزیستور مایکروویو را معمولاً می توان با یک مقاومت و یک راکتانس مدل سازی نمود.
بطور کلی ، چهار روش برای طراحی تقویت کننده پهن باند وجود دارد:
۱. روش های تطبیق جبران شده.۱ در این روش با ایجاد یک عدم تطبیق کوچک در شبکه های تطبیق ورودی و خروجی ، تغییرات پارامتر انتقال مستقیم S21 نسبت به فرکانس جبران می گردد. این روش را می توان با استفاده از نمودار اسمیت انجام داد.
۲. روش های سنتز شبکه. امپدانس های ورودی و خروجی ذاتی یک تراشه مایکروویو(عناصر (R , L ,C ، قابل اندازه گیری و دستیابی می باشند. برای تطبیق عناصر R , L ,C می توان از روش های تحلیلی شناخته شده ای مانند
۱ Compensated matching techniques
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۱۳۲
سنتز باترورث و چبی شف استفاده نمود. عیب این روشهای سنتز اینست که برای تطبیق ، از عناصر فشرده استفاده می کنند.
۳. روش های شبکه فیدبک . در تقویت کننده های پهن باند ، معمولاً از شبکه فیدبک برای دستیابی به یک پاسخ بهره صاف و کاهش نسبت موج ایستای ولتاژ (VSWR) استفاده می شود.
۴. روش های تقویت کننده متعادل. از تقویت کننده های متعادل نیزمعمولاً برای دستیابی به یک تقویت کننده پهن باند با بهره صاف و VSWR ورودی و
خروجی خوب استفاده می شود.
در این پروژه از دو تکنیک روش های تقویت کننده متعادل و همچنین روش های تطبیق جبران شده ، بصورت جداگانه و با هم بهره گرفته ایم.
.۶-۳-۲-۱ تحلیل روش های تطبیق جبران شده
یک تقویت کننده مایکروویو را می توان با استفاده از نمودار اسمیت طراحی نمود. روال طراحی به ترتیب زیر می باشد.
روال طراحی :
۱. حداکثر بهره توان تبدیلی قابل دسترسی را در فرکانس های مختلف ، برای قطب های ورودی و خروجی محاسبه می کنید.
۲. بهره توان را در فرکانس مرکزی جبران سازی می نمائیم.
.۳ دایره های بهره توان ثابت خروجی مورد نظر را برای قطب خروجی ترسیم
می نمائیم.
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۱۳۳
۴. شبکه تطبیق خروجی را بدست می آوریم.
۵. دایره های بهره ثابت را برای قطب ورودی ترسیم می کنیم.
۶. شبکه تطبیق ورودی را می یابیم.
۷. شبکه های کامل تطبیق تقویت کننده طراحی شده را ترسیم می کنیم.
ما از روش های تطبیق جبران شده جهت طراحی تقویت کننده های با عدد نویز پایین نیز بهره بردیم وحال به بررسی تکنیک فوق به روش کامپیوتری لیائو را دنبال خواهیم کرد.
با استفاده از دو ترانزیستور FHX04LG با نویز پایین محصول کارخانه Fujitsu که مشخصه های
پارامتر S آن در فرکانس ۱۲GHz ،۱۰، ۹ و ۸ بصورت زیر ارائه شده است، که بدنبال طراحی
تقویت کننده با گین بزرگتر از ۸ dB در باند X هستیم.
۱۲GHz
۱۰GHz
۹GHz
۸GHz
S12 ? 0.076 ?10.1°
S12 ? 0.076 ?10.1°
S12 ? 0.076 ?10.1°
S12 ? 0.076 ?10.1°
S12 ? 0.076 ?10.1°
S12 ? 0.076 ?10.1°
S12 ? 0.076 ?10.1°
S12 ? 0.076 ?10.1°
S12 ? 0.076 ?10.1°
S21 ? 2.512 20.2°
S12 ? 0.076 ?10.1°
S21 ? 2.817 47.3°
S12 ? 0.076 ?10.1°
S22 ? 0.552 ?125.7°
S12 ? 0.076 ?10.1°
S22 ?0.076 ?104.7°
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۱۳۴
.۶-۳-۲-۲ روش لیائو در طراحی تقویت کننده پهن باند
در طراحی تقویت کننده پهن باند مایکرو ویو روش های متعددی موجود می باشد که از جمله آنها طراحی با استفاده از نمودار اسمیت می باشد.
در این روش بر حسب تعداد المانهای موجود در شبکه های ورودی و خروجی پارامتر در طراحی تقویت کننده نیازمندیم .همچنین بر حسب آنها تعداد فرکانس های موجود در طراحی نیز متغیر می باشد.
بوسیله یک فلوچارت ساده که بر روی نمودار اسمیت پیاده می شود می توان تک تک المانها را در فرکانسهای مختلف محاسبه نمود و سپس مقادیر بدست آمده را در فرکانس بعدی مورد پردازش قرار داده این عمل را بطور متناوب تکرار کرده تا محدوده جوابهای بدست آمده دارای خطای قابل قبولی شود.
با استفاده از نرم افزار مطلب این الگوریتم پیاده سازی شده که در صفحات بعدی درج شده است برای راحتی کار با این نرم افزار نکاتی باید مورد توجه قرار گیرد:
در برنامه اصلی اعمال زیر را انجام می دهیم:
۱. S21central را مساوی S21 فرکانس مرکزی تعیین شده قرارمی دهیم.
۲. W1 را فرکانس اول و پارامترهای S مربوط به W1 یعنی S11، S21 وS22 را در زیر آن وارد می کنیم.
۳. W2 را فرکانس دوم و پارامترهای S مربوط به W2 یعنی S11، S21 وS22 را در زیر آن وارد می کنیم.
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۱۳۵
۴. W3 را فرکانس سوم و پارامترهای S مربوط به W3 یعنی S11، S21 وS22 را در زیر آن وارد می کنیم.
۵. W5 را فرکانس چهارم و پارامترهای S مربوط به W5 یعنی S11، S21 وS22 را در زیر آن وارد می کنیم.
۶. مقادیر سه عنصر a،b و c در بازه [-۱i 1i]، با حلقه تکرار ۲۰ بار و با گام -۰.۱i در نظر گرفته شده است یعنی از ۱i شروع شده و تا زمانیکه جواب بدست نیامده،از آن ۰.۱i، ۰.۱i کم –
شده تا به -۱i برسد ]این عمل دوباره از اول برای حلقههای for داخلی تکرار میشود[ که در
نهایت یا به جواب میرسیم یا نمیرسیم .
۷. برای دو عنصر b و c نیز میتوان به ترتیب بالا عمل می کنیم. در زیربرنامهدوم،اعمال زیر را انجام می دهیم:
۸. در این زیربرنامه پارامتری به نام f تعریف شده است که این میزان خطای قابل قبول برای نقطه نهایی در صورتیکه بر روی دایره بهره نیفتد،میباشد.]یعنی وقتیکه مختصات نقطه را در معادله دایره بهره قرار دادیم، جواب حاصله( که ممکن است صفر یا مخالف صفر باشد)
باید کوچکتر از مقدار f باشد تا عناصر محاسبه شده برای تطبیق قابل قبول شوند.[
پس از انجام محاسبات مقادیر زیر بدست می آید:
برای شبکه ورودی داریم:
CS1 ? 2.6526 pF
CP 2 ? 0.2122 pF
LS 3 ? 0.1989nH
CP 4 ? 0.0995 pF
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۱۳۶
برای شبکه خروجی داریم :
LP1 ? 2.2105nH
CS 2 ? 0.5305 pF
CP3 ? 0.2122 pF
LS 4 ? 0.3203nH
در نهایت ابعاد نهایی فیلتر مایکرو استریپ نیز محاسبه می شوند.
برای اندوکتانس سری داریم:
(۶-۳-۱)
(۶-۳-۲)
(۶-۳-۳)
برای خازن موازی داریم

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

دیدگاهتان را بنویسید