متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی برق

گرایش :مخابرات

عنوان : طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با بهره گرفتن از کوپلر لانژ

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایانامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد””M.SC

مهندسی برق – مخابرات

 

عنوان :

طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با بهره گرفتن از کوپلر لانژ

استاد راهنما :

دکتر فرخ حجت کاشانی

استاد مشاور

دکتر منوچهر کامیاب حصاری

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 مداری مایکروویو 4
.1-1-2 تطبیق در شبکه های مایکروویو 5
فصل دوم : اصول طراحی تقویت کننده های ترانزیستوری 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 پایداری 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 های عدد نویز ثابت 33
فصل سوم : شبکه های تطبیق امپدانس 43
.3-0 مقدمه 44
.3-1 طراحی شبکه های تطبیق مایکرواستریپ 44
فصل چهارم : طراحی تقویت کننده های سیگنال کوچک 53
.4-0 مقدمه 54
.4-1 مدارات بایاس 56
.4-1-1 مدارات بایاس dc برای GaAs MESFET مایکروویو 56
.4-1-2 مدارات بایاس dc برای ترانزیستور های سیلیکون مایکروویو 60
.4-1-3 طراحی مدارات بایاس 64
فصل پنجم : طراحی خطوط نواری و تقویت کننده های خط نواری مایکروویو 66

 

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

 

فهرست جدول ها

 

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

 

فهرست شکل ها

 

عنوان صفحه
شکل 2-2-2 پارامترهای 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 پایداری شبکه های دو پورتی 17
شکل 2-5-2 ساختار دوایر پایداری در نمودار اسمیت 19
شکل 2-5-3 نواحی پایداری و ناپایداری در صفحه ΓL 20
شکل 2-6-1 بلوك دیاگرام بهره توان انتقالی یکطرفه 23
شکل 2-8-1 قسمت ورودی 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 اجزای 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 های عدد نویز 42
شکل 3-0-1 بلوك دیاگرام یک تقویت کننده مایکروویو 44
شکل 3-0-2 شبکه های 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 روی نمودار اسمیت 47
شکل 3-1-2c تحقیق شبکه تطبیق بر روی نمودار اسمیت 48
شکل 3-1-3a شبکه تطبیق 49
شکل 3-1-3b تحقیق شبکه تطبیق بر روی نمودار اسمیت 50
شکل 3-1-3c تحقیق شبکه تطبیق بر روی 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 های خروجی کوپلر لانج  
شکل 6-1-5 کوپلر لانژ زیر تزویج 84  
شکل 6-1-6 کوپلر لانژ بالای تزویج 85  
شکل 6-1-7 رابطه بین S ,   W با ادمیتانس زوج وفرد 88  
    d d 89  
شکل 6-1-8 اندازه های پارامتریک کوپلر لانژ طراحی شده  
شکل 6-1-9 نمایه طراحی کوپلر 89  
شکل 6-1-10 اندازه گیر ی های توان پورت ها 90  
شکل 6-1-11 اندازه فاز در پورت های خروجی 90  
شکل 6-1-12 توان ارسالی در پورت های خروجی 91  
شکل 6-1-13 توان برگشتی در پورت ورودی و پورت ایزوله 91  
شکل .6-2-1 تقویت کننده متعادل با پیوننده های 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 های بهره توان و دایره نویز بر روی نمودار اسمیت طرح شماره1 102  
شکل 6-2-2 تحقیق شبکه تطبیق خروجی با بهره گرفتن از نمودار اسمیت 103  
شکل 6-3-3 تحقیق شبکه تطبیق ورودی با بهره گرفتن از نمودار اسمیت 104  
شکل 6-3-4 شماتیک عناصر شبکه تطبیق ورودی 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 برای تقویت کننده معمولی و متعادل 107
شکل 6-3-7 برسی معیارنویز برای تقویت کننده معمولی و متعادل 107
شکل 6-3-7 دایره های بهره توان و دایره نویز بر روی نمودار اسمیت طرح شماره2 110
شکل 6-3-8 تحقیق شبکه تطبیق خروجی با بهره گرفتن از نمودار اسمیت 112
شکل 5-3-9 تحقیق شبکه تطبیق ورودی با بهره گرفتن از نمودار اسمیت 113
شکل 6-3-10 شماتیک عناصر شبکه تطبیق ورودی و خروجی 114
شکل 6-3-11 پاسخ فرکانسی تقویت کننده متعادل 115
شکل 6-3-12 بررسی معیار نویز برای تقویت کننده معمولی و تقویت کننده متعادل 116
شکل 6-3-13 دایره بهره توان خروجی بر روی نمودار اسمیت طرح شماره3 120
شکل 6-3-14 تحقیق شبکه تطبیق خروجی با بهره گرفتن از نمودار اسمیت 122
شکل 6-3-15 شماتیک عناصر شبکه تطبیق ورودی و خروجی 124
شکل 6-3-16 طرح تقویت کننده متعادل با بهره گرفتن از کوپلر لانژ 125
شکل 6-3-17 پاسخ فرکانسی تقویت کننده متعادل 125
شکل 6-3-18 بررسی معیار نویز برای تقویت کننده معمولی و تقویت کننده متعادل 126
شکل 6-3-19 توان برگشتی در پورت های ورودی و پورت خروجی 126
شکل 6-3-20 میزان VSWR در ورودی 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 بهره گرفتن از کوپلر لانژ 129
شکل 6-3-24 نمودار مربوط به توان خروجی به ازای توان ورودی 129
شکل 6-3-25 نمودارهای کلی مربوط به تقویت کننده متعادل باند X طرح نهایی 130
شکل 6-3-26 دوایر مشخصه برای تشخیص شبکه های تطبیق ورودی 136
شکل 6-3-27 دوایر مشخصه برای تشخیص شبکه های 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 سازی LNA متعادل باند X با بهره گرفتن از کوپلر لانژ

 

 

با توجه به اهمیت ویژه تقویت کننده های نویز پایین در صنایع مخابرات نظامی و تجاری موجب پیشرفت تکنولوژی ساخت نیمه هادی GaAs MEFET و همچنین ارائه طرح های نوین در صنعت ساخت شده است. در این پروژه با بهره گرفتن 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 برای متعادل طراحی شدن تقویت کننده بهره گرفته شده است که مشخصه های کوپلر لانژ در باند مورد نظر طراحی شده است. طراحی تقویت کننده پهن باند از روش های تطبیق جبران شده صورت می گیرد که در نهایت نتایج آنالیز وشبیه سازی با بهره گرفتن 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 دارای چندین ویژگی منحصر به فرد و توام را شامل می شود که عبارتند از :

 

  1. طراحی تقویت کننده با ویژگی نویز پذیری پایین .

 

  1. طراحی تقویت کننده با ویژگی پهنای باند وسیع .

 

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

 

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

 

.1-1   مدارات مایکروویو

 

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

 

سازی انجام گرفته توسط IEEE یک مقیاس بندی در فرکانس های 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 تکنولوژی رویکردی در تجهیزات مایکروویو انجام گرفته و استفاده از موجبرها ، خطوط هم محور یا خطوط نواری جای خود را به مدارات مجتمع در فرکانس های 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 ای است که

 

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

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

 

متشکل از یک تراشه بلور نیمه هادی واحد است که همه عناصر اکتیو و پسیو و اجزاء اتصالات بر روی آن ساخته و پرداخته می شوند. معمولاً در سیستم های ماهواره ای و رادار هواپیمایی که در آنها به تعداد زیادی 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 روی یک زمینه نیمه هادی یکپارچه یا هایبرید ساخته می شوند. MMICها دارای چگالی بسیار بالایی هستند یکMIC به صورت هایبرید

 

یا یکپارچه ساخته می شود ، بکارگیری MICها در مدارات دیجیتال و سیستم های نظامی با توان مصرف کم وچگالی بسته بندی کم ، بسیار مفید است.

 

.1-1-1 عناصر مداری مایکروویو .

 

عناصر مداری مایکروویو به دو نوع تقسیم بندی می شوند :

 

  1. مدارات عنصر فشرده. عبارت فشرده به معنی غیر متغیر بودن LوC با فرکانس ثابت بودن فاز موج در روی عنصر می باشد. در فرکانس های 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 های 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 های 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 ناچیزی

 

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

 

.1-1-2 تطبیق درشبکه های مایکروویو.

 

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

ضریب انعکاس کوچکتر یا مساوی واحد باشد از نمودار اسمیت معمولی1  برای 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 های الکترونیکی مایکروویو اگر نتوان مقدار زیادی توان را توسط منبع منفرد تولید نمود و یا توان ورودی فراتر از ظرفیت یک قطعه نیمه هادی منفرد باشد، استفاده از روش های ترکیب توان قابل استفاده خواهد بود که ما در این پروژه بنحوی 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 : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

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

پشتیبانی سایت :               asa.goharii@gmail.com

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.