تحقیق رایگان با موضوع شبیه سازی

در هر دو
هادی یکنواخت و برابر I/W بوده و
به ناحیه ? w / 2
x
محدود می باشد. با این
فرض
، ثابت
تضعیف هدایتی یک خط ریز نوار عریض بصورت زیر داده می شود.
(۵-۲-۱۰)
به ازای ?۱
w
dB / cm
۸.۶۸Rs
?c ?
h
Z0 w
که در آن ?
۱
?f? / ? ?
Rs ? ، مقاومت سطحی پوستی بر حسب اهم است.
??
۱
? ?،عمق پوستی بر حسب سانتیمتر است .
?f??
با این وجود ، برای یک خط ریز نوار باریک w / h ?1 ، معادله (۵-۲-۱۰) را نمی توان بکار برد. زیرا در این حالت توزیع جریان در هادی نا معلوم است. از نتایج کارهای ویلر ، پوسل و همکارانش سه فرمول زیر را بدست آورده اند:
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۷۵
(۵-۲-۱۱)
بازای
۱
?
w
۲?
h
t
۴?w
h
h

w’
۸.۶۸
h
۰
Z
c
?
?
ln
?
۱ ?
۱ ? (
?


w
t
?w
w
۴h
۲?
Rs
(۵-۲-۱۲)
بازای ? ۲
w
?
۱
h
۲?
t
۲h
h
h
۲
?
ln
?
۱ ?
t

?w

w
w
(۵-۲-۱۳)

w
t
۲h
h
h
?h
w’
?
ln
?
۱ ?
?
۲
t

?w

w
w’
h
?۲h???0.94
h
۰.۹۴
?
که در ?c بر حسب dB / cm است ، و e ? 2.718
(۵-۲-۱۴)
(۵-۲-۱۵)
۱
?
w
?
۲t
۲?
?
h
(۵-۲-۱۶)
۱
?
w
۲?
h
(
۱ ? ( w’
۸.۶۸
?c Z0 h ?
۴h
۲?
Rs
بازای hw ? 2
۸.۶۸
?
?c Z0 h

w
۲

Rs
?
w
۲h
ln 2?e
?
h
w’ ? w ? ?w
?w ? t? ln 4 t?w ?1
?w ? t? ln 2th ?1
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۷۶
. ۵-۲-۳ افت تشعشعی
یک خط ریز نوار علاوه بر تلفات هادی و دی الکتریک دارای افت تشعشعی نیز می باشد . افت تشعشعی یک خط ریز نوار به هندسه خطوط ، ثابت دی الکتریک و ضخامت زمینه بستگی دارد .
مقدار این افت توسط لوین۱، برای چندین نا پیوستگی با تقریبات زیر محاسبه شده است .
۱. انتقال.TEM
۲. یکنواختی دی الکتریک در نزدیکی نوار و برابری اندازه آن با مقدار موثر .
۳. چشم پوشی از تشعشع مولفه میدان الکتریکی عرضی((TE موازی با نوار .
۴. کوچکی ضخامت زمینه نسبت به طول موج فضای آزاد.
بنا به نتایج لوین ، در یک خط ریز نوار مدار باز ، نسبت توان تشعشعی به کل توان اتلافی برابر است با :
(۵-۲-۱۸)
۲ F (?re )
(
h
)
۲
۲۴۰?
?
prad
۰
Z
۰
?
P
t
که در آن ( F (?re ضریب تشعشع است و با رابطه زیر داده می شود.
(۵-۲-۱۹)

re
?

re
?
?

re
?
F (?re ) ?
?
ln
۱
?re
۲?re ?re
?re
که در آن ?re ، ثابت دی الکتریک نسبی موثر
?۰ ? c / f ، طول موج در فضای آزاد است .
ملاحظه می شود که با افزایش ثابت دی الکتریک زمینه ، ضریب تشعشع کاهش می یابد. معادله
(۵-۲-۱۸) را می توان بصورت زیر بیان کرد .
(۵-۲-۲۰)
Rr
?
Prad
۰
Z
P
t
۱ Lewin
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۷۷
که در آن ، Rr مقومت تشعشی یک خط مدار باز است و بصورت زیر داده می شود.
(۵-۲-۲۱)
۲
h
۲
F (?re )
۲۴۰?
Rr ?

نسبت مقاومت تشعشی Rr به قسمت حقیقی امپدانس مشخصه Z0 خط ریز نوار برابر کسرکوچکی
از توان است از یک نا پیوستگی مدار باز تشعشع می شود . از دید معادله (۵-۲-۱۸) ، با افزایش امپدانس مشخصه ، افت تشعشی کاهش می یابد . میزان تشعشع برای زمینه هایی با ثابت دی الکتریک کوچک ، در مقادیر بزرگ امپدانس قابل ملاحظه است و برای زمینه هایی با ثابت دی الکتریک بزرگ ، در مقادیر کوچک امپدانس قابل ملاحظه است .
فصل ششم
طراحی و شبیه سازی LNA
متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۷۹
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
.۶-۰ مقدمه
در فصول قبل بصورت ضمنی طراحی تقویت کننده های مایکروویو مورد بررسی قرار گرفت. در طراحی تقویت کننده ها ساده ترین وآسانترین روش برای دستیابی به توان و پهنای باند زیاد ، استفاده از روش های ترکیب توان می باشد. بعنوان مثال در مدارات مجتمع مایکروویوی برای
دستیابی به توان و پهنای باند زیاد ، معمولا از تقویت کننده های متعادل۱ با دو کوپلر هایبرید استفاده می شود. برای سیستم های مخابرات فضایی و رادارهای آرایه فازی ، تعداد زیادی عنصر مشابه مورد نیاز خواهد بود که استفاده از تقویت کننده متعادل بهترین انتخاب برای دستیابی به اهداف مطروحه می باشد. در این بخش طراحی نوع متعارف ترکیب کننده و تقسیم کننده توان
مایکروویو کوپلر لانژ۲ و همچنین تقویت کننده متعادل مورد بررسی قرار می گیرد.
.۶-۱ کوپلر لانژ
کوپلر لانژ یک پیوننده زیر نوار شانه ای۳ است که چهار ریز نوار موازی آن بطور یک در میان بهم وصل شده اند. در این کوپلر یک صفحه زمین واحد ، یک دی الکتریک واحد لایه فلز کاری واحد وجود دارد. این کوپلر دارای چهار قطب است که برای ترکیب توان مورد استفاده قرار می گیرد.[۴] شکل ۶-۱-۱ ، نمای یک کوپلر لانژ را نشان می دهد.
۱ Balance Amplifier 2 Lange coupler 3 Interdigitated microstrip coupler
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۸۰
شکل ۶-۱-۱ نمایه کوپلر لانج
اگر موجی به قطب ۱ تابیده شود ، بطور مساوی بین قطب های ۲ و ۴ تزویج شده و موجی به قطب ۳ نمی رسد.
بطور کلی دو نوع کوپلر لانژ وجود دارد:
هایبرید۱۸۰° و هایبرید ۹۰° (قائم(۱ که دومی کوپلر لانژ ۳ db نیز نامیده می شود.
.۶-۱-۱ معادلات اساسی کوپلر های لانژ
کوپلر لانژ شکل ۶-۱-۱ را می توان بعنوان یک شبکه چهاز قطبی بصورت شکل ۶-۱-۲ نیز نشان داد. اگر از این شبکه چهار قطبی بعنوان یک پیوننده لانژ استفاده ، زاویه فاز ربع طول موج در
فرکانس مرکزی باند کاری برابر ۹۰° خواهد بود. بنابراین این کوپلر ، پیوننده قائم نیز نامیده
می شود. رابطه ولتاژ جریان در فرکانس مرکزی با ماتریس زیر داده می شود.[۴]
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۸۱
jM V1
jN V2 (۶-۱-۱)
۰ V3
۰ V4
jN
۰
۰
I1
jM
۰
۰
I 2 ?
۰
jM
jN
I3
۰
jN
jM
I 4
که در آن
(۶-۱-۲)
ادمیتانس
نمود.
(۶-۱-۳)
(۶-۱-۴)
که درآن
Y 212
۱)
?
k
??(
Y
k
M ?
Y
۲
۲
۱۱
۱۱
N ? (k ?1)Y12
تعداد شماره خطوطk ?
Ym( m?1) را می توان بر حسب ظرفیتهای خودی و تزویجی و سرعت فاز بصورت زیر بیان
Ym( m?1) ? ?Cm( m?1)?P
Ymm ? (Cm0 ? C( m?1)m?P
Cm(m?1) ، ظرفیت تزویجی مابین خطوط m, m ?1 در واحد طول است.
Cm0 ، ظرفیت خط m با زمین در واحد طول است.
?P ، سرعت فاز
اگر فاصله بین خطوط مساوی باشد ، مقادیر ظرفیت ها بصورت زیر ساده می شوند.
(۶-۱-۵)
Cm(m?1) ? C12
?m ?1, k
C
(۶-۱-۶)
۱۰
Cm0 ?
?m ?
۱, k
C20
C20 ? C10 ? C10?C12 (6-1-7) C10 C12
با جا گذاری معادلات (۶-۱-۵) تا (۶-۱-۷) در معادلات (۶-۱-۳) و (۶-۱-۴) روابط زیر حاصل می گردد:
(۶-۱-۸) اگر Ymm ? Y11 ? m ?1, k
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۸۲
(۶-۱-۹) اگر
? m ?1, k
Y 212
Ymm ? Y11 ?
Y
۱۱
برای تزویج یا جدا سازی کامل ، مقدار ادمیتانس در ختم شدگی چهار قطب باید از شرایط زیر پیروی کند:
(۶-۱-۱۰)
Y0 ? M 2 ? N 2 ? Y0oY0e
(۶-۱-۱۱)
(M 2 ? N 2 ) ? 0
که در آن
Y 0e، ادمیتانس مود فرد
Y 0o، ادمیتانس مود زوج
اگر قطب ۱ با یک توان ورودی تغذیه گردد ، نسبت تزویج با معادلات زیر بدست می آیند:
(۶-۱-۱۲)
N 2
?
P
۲
M 2
P
۱in
(۶-۱-۱۳)
??۰
P
۳
P
۱in
(۶-۱-۱۴)
M 2 ? N 2
?
P
۴
M 2
P
۱in
در عمل ضریب تزویج
K و امپدانس نرمالیزه مود فرد Z با رابطه زیر داده می شود.[۴]
(۶-۱-۱۵)
(k ?1)(1 ? R2 )
K ?
(k ?1)(1 ? R2 ) ? 2R
(۶-۱-۱۶)
R[(k ?1) ? R][(k ?1)R ?1]
Z0o
Z

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

دیدگاهتان را بنویسید