متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی برق

گرایش :مخابرات

عنوان : طراحی و شبیه سازي LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایانامه براي دریافت درجه کارشناسی ارشد””M.SC

مهندسی برق – مخابرات

 

عنوان :

طراحی و شبیه سازي LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ

استاد راهنما :

دکتر فرخ حجت کاشانی

استاد مشاور

دکتر منوچهر کامیاب حصاري

تیر 1385

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

فهرست عناوین  
عنوان صفحه
چکیده 1
فصل اول : مقدمه 2
.1-0 مقدمه 3
.1-1 مدارات مایکروویو 3
.1-1-1 عناصر مداري مایکروویو 4
.1-1-2 تطبیق در شبکه هاي مایکروویو 5
فصل دوم : اصول طراحی تقویت کننده هاي ترانزیستوري مایکروویو 7
.2-0 مقدمه 8
.2-1 پارامتر S 8
.2-2 خواص پارامتر S 10
.2-3 قوانین جریان سیگنال میسون 11
.2-4 معادلات بهره 13
.2-5 پایداري 16
.2-6 دوایر بهره ثایت 23
.2-7 دوایر بهره توان 27
.2-7-1 دوایره بهره توان عملی 27
.2-7-2 دوایره بهره توان در دسترس 30
.2-8 دوایر VSWR ثابت 31
.2-9 دایره هاي عدد نویز ثابت 33
فصل سوم : شبکه هاي تطبیق امپدانس 43
.3-0 مقدمه 44
.3-1 طراحی شبکه هاي تطبیق مایکرواستریپ 44
فصل چهارم : طراحی تقویت کننده هاي سیگنال کوچک 53
.4-0 مقدمه 54
.4-1 مدارات بایاس 56
.4-1-1 مدارات بایاس dc براي GaAs MESFET مایکروویو 56
.4-1-2 مدارات بایاس dc براي ترانزیستور هاي سیلیکون مایکروویو 60
.4-1-3 طراحی مدارات بایاس 64
فصل پنجم : طراحی خطوط نواري و تقویت کننده هاي خط نواري مایکروویو 66

 

عنوان صفحه
.5-0 مقدمه 67
.5-1 خطوط ریز نوار 67
.5-1-1 زمینه هاي دي الکتریک 68
.5-1-2 امپدانس مشخصه 69
.5-2 افت در خطوط ریز نوار 71
.5-2-1 افت دي الکتریک 72
.5-2-2 افت اهمی 74
.5-2-3 افت تشعشی 76
فصل ششم : طراحی وشبیه سازي LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ 78
.6-0 مقدمه 79
.6-1 کوپلر لانژ 79
.6-1-1 معادلات اساسی کوپلر هاي لانژ 80
.6-1-2 طراحی کوپلر لانژ 3dB باند X 86
.6-1-3 نتایج شبیه سازي شده کوپلر لانژ 90
.6-2-1 تقویت کننده هاي متعادل 92
.6-2-2 طراحی تقویت کننده متعادل باند X 95
.6-3 طراحی شبکه هاي تطبیق ورودي و خروجی 97
.6-3-1 طراحی تقویت کننده هاي کم نویز 97
طراحی شماره 1 98
نتایج شبیه سازي شده طراحی شماره 1 106
طراحی شماره 2 108
نتایج شبیه سازي شده طراحی شماره 2 115
طراحی شماره 3 117
نتایج شبیه سازي شده طراحی شماره 3 124
.6-3-2 طراحی تقویت کنندة پهن باند 138
.6-3-2-1 تحلیل روش هاي تطبیق جبران شده 132
.6-3-2-2 روش لیائو در طراحی تقویت کننده پهن باند 134
نتیجه گیري 140
منابع 141
پیوست : کاتالوگ ترانزیستور FHX04LG 142

 

فهرست جدول ها

 

عنوان   صفحه
جدول 1-2-1طبقه بندي تقویت کننده هاي مایکروویو 6
جدول 2-9-1 مقادیر مربوط به دایره هاي نویز 41
جدول 4-0-1 نقاط کار مجاز GaAs MESFET مایکروویو 55

 

فهرست شکل ها

 

عنوان صفحه
شکل 2-2-2 پارامترهاي S شبکه دو قطبی 9
شکل 2-3-1 شبکه دو پورتی 11
شکل 2-3-2 جریان سیگنال 11
شکل 1-4-1 تعریف توانها 13
شکل 2-5-1 پایداري شبکه هاي دو پورتی 17
شکل 2-5-2 ساختار دوایر پایداري در نمودار اسمیت 19
شکل 2-5-3 نواحی پایداري و ناپایداري در صفحه ΓL 20
شکل 2-6-1 بلوك دیاگرام بهره توان انتقالی یکطرفه 23
شکل 2-8-1 قسمت ورودي تقویت کننده مایکروویو 31
شکل 2-9-1 شبکه با مشخصه نویز 34
شکل 2-9-2 خط انتقال با مشخصه تضعیف 35
شکل 2-9-3 اجزاي شبکه دو طبقه 35
شکل 2-9-4 مدار معادل شبکه دو طبقه 36
شکل 2-9-5 سیستم گیرنده محلی 37
شکل 2-2-6 اجزاء ترکیبی شبکه با نویز پایین 38
شکل2-9-7 دایره هاي عدد نویز 42
شکل 3-0-1 بلوك دیاگرام یک تقویت کننده مایکروویو 44
شکل 3-0-2 شبکه هاي تطبیق 45
شکل 3-1-1 ساختار یک مدار تطبیق 45
شکل 3-1-2a شبکه تطبیق 46
شکل 3-1-2b تحقیق شبکه تطبیق بر روي نمودار اسمیت 47
شکل 3-1-2c تحقیق شبکه تطبیق بر روي نمودار اسمیت 48
شکل 3-1-3a شبکه تطبیق 49
شکل 3-1-3b تحقیق شبکه تطبیق بر روي نمودار اسمیت 50
شکل 3-1-3c تحقیق شبکه تطبیق بر روي نمودار اسمیت 51
شکل 3-1-4 شبکه تطبیق 50
شکل 4-0-1 عملکرد سیگنال کوچک تقویت کننده مایکروویو 54
شکل 4-0-2 عملکرد سیگنال بزرگ تقویت کننده مایکروویو 55

 

عنوان       صفحه  
شکل 4-1-1 تغذیه توان دو قطبی 57  
شکل 4 -1-2 a تغذیه توان مثبت 58  
شکل 4-1-2b تغذیه توان منفی 58  
شکل 4-1-3 تغذیه توان تک قطبی 59  
شکل 4-1-4 یک مدار بایاس dc فعال 60  
شکل 4-1-5 مدار بایاس dc فعال 63  
شکل 4-1-6 نقاط کار ترانزیستور مایکروویو 65  
شکل 5-1-1 ساختمان یک خط ریز نوار 68  
شکل 5-1-2 ، امپدانس مشخصه یک خط ریز نوار 70  
شکل 6-1-1 نمایه کوپلر لانج 80  
شکل 5-1-3 رابطه بین S ,   W با ادمیتانس زوج وفرد 83  
    d d 84  
شکل 5-1-4 تفاضل فاز بین پورت هاي خروجی کوپلر لانج  
شکل 6-1-5 کوپلر لانژ زیر تزویج 84  
شکل 6-1-6 کوپلر لانژ بالاي تزویج 85  
شکل 6-1-7 رابطه بین S ,   W با ادمیتانس زوج وفرد 88  
    d d 89  
شکل 6-1-8 اندازه هاي پارامتریک کوپلر لانژ طراحی شده  
شکل 6-1-9 نمایه طراحی کوپلر 89  
شکل 6-1-10 اندازه گیر ي هاي توان پورت ها 90  
شکل 6-1-11 اندازه فاز در پورت هاي خروجی 90  
شکل 6-1-12 توان ارسالی در پورت هاي خروجی 91  
شکل 6-1-13 توان برگشتی در پورت ورودي و پورت ایزوله 91  
شکل .6-2-1 تقویت کننده متعادل با پیوننده هاي لانژ 92  
شکل 6-2-2 تقویت کننده متعادل بهمراه شبکه تطبیق 94  
شکل 6-2-3 تقویت کننده متعادل با هایبرید 90 درجه 96  
شکل 6-3-1 دایره هاي بهره توان و دایره نویز بر روي نمودار اسمیت طرح شماره1 102  
شکل 6-2-2 تحقیق شبکه تطبیق خروجی با استفاده از نمودار اسمیت 103  
شکل 6-3-3 تحقیق شبکه تطبیق ورودي با استفاده از نمودار اسمیت 104  
شکل 6-3-4 شماتیک عناصر شبکه تطبیق ورودي و خروجی 105  
شکل 6-3-5 پاسخ فرکانسی تقویت کننده متعادل طرح شماره 1 106  

 

عنوان   صفحه
شکل 6-3-6 برسی معیار بهره براي تقویت کننده معمولی و متعادل 107
شکل 6-3-7 برسی معیارنویز براي تقویت کننده معمولی و متعادل 107
شکل 6-3-7 دایره هاي بهره توان و دایره نویز بر روي نمودار اسمیت طرح شماره2 110
شکل 6-3-8 تحقیق شبکه تطبیق خروجی با استفاده از نمودار اسمیت 112
شکل 5-3-9 تحقیق شبکه تطبیق ورودي با استفاده از نمودار اسمیت 113
شکل 6-3-10 شماتیک عناصر شبکه تطبیق ورودي و خروجی 114
شکل 6-3-11 پاسخ فرکانسی تقویت کننده متعادل 115
شکل 6-3-12 بررسی معیار نویز براي تقویت کننده معمولی و تقویت کننده متعادل 116
شکل 6-3-13 دایره بهره توان خروجی بر روي نمودار اسمیت طرح شماره3 120
شکل 6-3-14 تحقیق شبکه تطبیق خروجی با استفاده از نمودار اسمیت 122
شکل 6-3-15 شماتیک عناصر شبکه تطبیق ورودي و خروجی 124
شکل 6-3-16 طرح تقویت کننده متعادل با استفاده از کوپلر لانژ 125
شکل 6-3-17 پاسخ فرکانسی تقویت کننده متعادل 125
شکل 6-3-18 بررسی معیار نویز براي تقویت کننده معمولی و تقویت کننده متعادل 126
شکل 6-3-19 توان برگشتی در پورت هاي ورودي و پورت خروجی 126
شکل 6-3-20 میزان VSWR در ورودي تقویت کننده معمولی و متعادل 127
شکل 6-3-21 میزان VSWR در خروجی تقویت کننده معمولی و متعادل 127
شکل 6-3-22 معیار توان تقویت کننده معمولی 128
شکل 6-3-23 معیار توان تقویت کننده متعادل با استفاده از کوپلر لانژ 129
شکل 6-3-24 نمودار مربوط به توان خروجی به ازاي توان ورودي 129
شکل 6-3-25 نمودارهاي کلی مربوط به تقویت کننده متعادل باند X طرح نهایی 130
شکل 6-3-26 دوایر مشخصه براي تشخیص شبکه هاي تطبیق ورودي 136
شکل 6-3-27 دوایر مشخصه براي تشخیص شبکه هاي تطبیق خروجی 137
شکل 6-3-28 شماتیک تقویت کننده متعادل طراحی شده با روش لیائو 138
شکل 6-3-29 مشخصه گین مربوط به تقویت کننده متعادل به روش لیائو 139
شکل 6-3-30 مشخصه نویز مربوط به تقویت کننده متعادل به روش لیائو 139

 

چکیده

طراحی و شبیه سازي LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ

 

 

با توجه به اهمیت ویژه تقویت کننده هاي نویز پایین در صنایع مخابرات نظامی و تجاري موجب پیشرفت تکنولوژي ساخت نیمه هادي GaAs MEFET و همچنین ارائه طرح هاي نوین در صنعت ساخت شده است. در این پروژه با استفاده از ترانزیستور HFX04LG ساخت شرکت Fujitsu مراحل طراحی تقویت کننده متعادل ، نویز پایین در باند X انجام می گیرد. LNA طراحی شده در محدوده فرکانسی 8~12GHz و جهت دستیابی به بهره 10dB و عدد نویز کمتر از 1/5dB

 

می باشد. از کوپلر لانژ براي متعادل طراحی شدن تقویت کننده بهره گرفته شده است که مشخصه هاي کوپلر لانژ در باند مورد نظر طراحی شده است. طراحی تقویت کننده پهن باند از روش هاي تطبیق جبران شده صورت می گیرد که در نهایت نتایج آنالیز وشبیه سازي با استفاده از نرم افزار Microwave Office ارائه خواهد شد.

 

فصل اول

 

.1-0 مقدمه :

 

در این پایان نامه روند طراحی یک تقویت کننده متعادل با نویز پایین در باندX دنبال خواهد شده ، این پروژه شامل داراي چندین ویژگی منحصر به فرد و توام را شامل می شود که عبارتند از :

 

  1. طراحی تقویت کننده با ویژگی نویز پذیري پایین .

 

  1. طراحی تقویت کننده با ویژگی پهناي باند وسیع .

 

  1. طراحی تقویت کننده متعادل براي حصول بهره متوسط در باند وسیع .

 

توام بودن ویژگی هاي فوق در یک مدار تقویت کننده مایکروویو مستلزم طراحی مرحله به مرحله و استفاده از تکنیک هاي روتین طراحی و در نهایت جهت بهینه سازي پاسخ طراحی بدست آوردن ترکیب مناسبی از نمونه هاي طراحی می باشد .

 

.1-1   مدارات مایکروویو

 

فرکانس هاي مایکروویو بصورت قراردادي به فرکانس هاي 1 تا300GHz اطلاق می گردد یا به عبارت دیگر طول موج هاي رنج میکرون از نواحی مادون قرمز و نور مرئی را در خود دارد. با توجه به استاندارد

 

سازي انجام گرفته توسط IEEE یک مقیاس بندي در فرکانس هاي مایکروویو صورت گرفته است و

 

بعنوان نمونه در این پروژه هدف طراحی در باند X می باشد یعنی در رنج فرکانسی 8~12GHz

 

طراحی انجام می گیرد .

 

با پیشرفت تکنولوژي رویکردي در تجهیزات مایکروویو انجام گرفته و استفاده از موجبرها ، خطوط هم محور یا خطوط نواري جاي خود را به مدارات مجتمع در فرکانس هاي مایکروویو داده است که در اینجا به سه دسته از آن اشاره خواهیم کرد :

 

-1   مدارات مایکروویو گسسته. (MDCs) 1  یک مدار گسسته شامل عناصر جداگانه اي است که

 

توسط سیم هاي هادي به هم وصل می شوند. مدارات گسسته همچنان در سیستم هاي مایکروویو پرتوان بسیار مفید هستند .

-2   مدارت مجتمع مایکروویو یکپارچه. (MMICs) 2  یک مدار مجتمع مایکروویو یکپارچه

 

متشکل از یک تراشه بلور نیمه هادي واحد است که همه عناصر اکتیو و پسیو و اجزاء اتصالات بر روي آن ساخته و پرداخته می شوند. معمولاً در سیستم هاي ماهواره اي و رادار هواپیمایی که در آنها به تعداد زیادي مدار مشابه وجود دارد ، کاربرد دارد.

-3  مدارات مجتمع مایکروویو. (MICs)3  مدارات مجتمع مایکروویو ترکیبی از عناصر پسیو و

 

اکتیو هستند که در طی مراحل متوالی نفوذ بر روي یک زمینه نیمه هادي یکپارچه یا هایبرید ساخته می شوند. MMICها داراي چگالی بسیار بالایی هستند یکMIC به صورت هایبرید

 

یا یکپارچه ساخته می شود ، بکارگیري MICها در مدارات دیجیتال و سیستم هاي نظامی با توان مصرف کم وچگالی بسته بندي کم ، بسیار مفید است.

 

.1-1-1 عناصر مداري مایکروویو .

 

عناصر مداري مایکروویو به دو نوع تقسیم بندي می شوند :

 

  1. مدارات عنصر فشرده. عبارت فشرده به معنی غیر متغیر بودن LوC با فرکانس ثابت بودن فاز موج در روي عنصر می باشد. در فرکانس هاي مایکروویو حجم عناصر فشرده بسیار کوچکتر از مدار معادل گسترده آن است.

 

.2  مدارات خط توزیع شده. عبارت توزیع شده بدین معنی است که پارامتر هاي 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 هاي تطبیق تقویت کننده ها بستگی به فرکانس کار دارد.

 

تا باند فرکانسی X ، طول موج بسیار کوتاه است و عناصر فشردة خیلی کوچک نیز تغییر فاز ناچیزي

 

ایجاد می نمایند. درفرکانس کار مدار بالاتر از 20GHz عناصر توزیع شده ترجیح داده می شوند.

 

.1-1-2 تطبیق درشبکه هاي مایکروویو.

 

اگر امپدانس هاي بار و منبع با امپدانس هاي ورودي و خروجی قطعه اکتیو تطبیق نباشد ، براي تطبیق قطب هاي ورودي و خروجی باید شبکه هاي تطبیقی طراحی نمود. بطور کلی ، وقتی که اندازة

ضریب انعکاس کوچکتر یا مساوي واحد باشد از نمودار اسمیت معمولی1  براي طراحی مدار تطبیق

 

استفاده می شود و اگر اندازة ضریب انعکاس بزرگتر از واحد باشد از نمودار اسمیت فشرده2 به منظور تطبیق استفاده می گردد.

 

در سیستم هاي الکترونیکی مایکروویو اگر نتوان مقدار زیادي توان را توسط منبع منفرد تولید نمود و یا توان ورودي فراتر از ظرفیت یک قطعه نیمه هادي منفرد باشد، استفاده از روش هاي ترکیب توان قابل استفاده خواهد بود که ما در این پروژه بنحوي از یک تقویت کننده متعادل استفاده خواهیم کرد .

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

تعداد صفحه : 162

قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ———- (فقط پیامک)        [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

*********  ********* *********

دسته بندی : مهندسی برق