دانلود پایان نامه ارشد:طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی برق

گرایش :مخابرات

عنوان : طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده 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 استفاده 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 
عنوانصفحه
چکیده1
فصل اول : مقدمه2
.1-0 مقدمه3
.1-1 مدارات مایکروویو3
.1-1-1 عناصر مداری مایکروویو4
.1-1-2 تطبیق در شبکه های مایکروویو5
فصل دوم : اصول طراحی تقویت کننده های ترانزیستوری مایکروویو7
.2-0 مقدمه8
.2-1 پارامتر S8
.2-2 خواص پارامتر S10
.2-3 قوانین جریان سیگنال میسون11
.2-4 معادلات بهره13
.2-5 پایداری16
.2-6 دوایر بهره ثایت23
.2-7 دوایر بهره توان27
.2-7-1 دوایره بهره توان عملی27
.2-7-2 دوایره بهره توان در دسترس30
.2-8 دوایر VSWR ثابت31
.2-9 دایره های عدد نویز ثابت33
فصل سوم : شبکه های تطبیق امپدانس43
.3-0 مقدمه44
.3-1 طراحی شبکه های تطبیق مایکرواستریپ44
فصل چهارم : طراحی تقویت کننده های سیگنال کوچک53
.4-0 مقدمه54
.4-1 مدارات بایاس56
.4-1-1 مدارات بایاس dc برای GaAs MESFET مایکروویو56
.4-1-2 مدارات بایاس dc برای ترانزیستور های سیلیکون مایکروویو60
.4-1-3 طراحی مدارات بایاس64
فصل پنجم : طراحی خطوط نواری و تقویت کننده های خط نواری مایکروویو66

 

عنوانصفحه
.5-0 مقدمه67
.5-1 خطوط ریز نوار67
.5-1-1 زمینه های دی الکتریک68
.5-1-2 امپدانس مشخصه69
.5-2 افت در خطوط ریز نوار71
.5-2-1 افت دی الکتریک72
.5-2-2 افت اهمی74
.5-2-3 افت تشعشی76
فصل ششم : طراحی وشبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ78
.6-0 مقدمه79
.6-1 کوپلر لانژ79
.6-1-1 معادلات اساسی کوپلر های لانژ80
.6-1-2 طراحی کوپلر لانژ 3dB باند X86
.6-1-3 نتایج شبیه سازی شده کوپلر لانژ90
.6-2-1 تقویت کننده های متعادل92
.6-2-2 طراحی تقویت کننده متعادل باند X95
.6-3 طراحی شبکه های تطبیق ورودی و خروجی97
.6-3-1 طراحی تقویت کننده های کم نویز97
طراحی شماره 198
نتایج شبیه سازی شده طراحی شماره 1106
طراحی شماره 2108
نتایج شبیه سازی شده طراحی شماره 2115
طراحی شماره 3117
نتایج شبیه سازی شده طراحی شماره 3124
.6-3-2 طراحی تقویت کننده پهن باند138
.6-3-2-1 تحلیل روش های تطبیق جبران شده132
.6-3-2-2 روش لیائو در طراحی تقویت کننده پهن باند134
نتیجه گیری140
منابع141
پیوست : کاتالوگ ترانزیستور FHX04LG142

 

فهرست جدول ها

 

عنوان صفحه
جدول 1-2-1طبقه بندی تقویت کننده های مایکروویو6
جدول 2-9-1مقادیر مربوط به دایره های نویز41
جدول 4-0-1نقاط کار مجاز GaAs MESFET مایکروویو55

 

فهرست شکل ها

 

عنوانصفحه
شکل 2-2-2 پارامترهای S شبکه دو قطبی9
شکل 2-3-1 شبکه دو پورتی11
شکل 2-3-2 جریان سیگنال11
شکل 1-4-1 تعریف توانها13
شکل 2-5-1 پایداری شبکه های دو پورتی17
شکل 2-5-2 ساختار دوایر پایداری در نمودار اسمیت19
شکل 2-5-3 نواحی پایداری و ناپایداری در صفحه ΓL20
شکل 2-6-1 بلوک دیاگرام بهره توان انتقالی یکطرفه23
شکل 2-8-1 قسمت ورودی تقویت کننده مایکروویو31
شکل 2-9-1 شبکه با مشخصه نویز34
شکل 2-9-2 خط انتقال با مشخصه تضعیف35
شکل 2-9-3 اجزای شبکه دو طبقه35
شکل 2-9-4 مدار معادل شبکه دو طبقه36
شکل 2-9-5 سیستم گیرنده محلی37
شکل 2-2-6 اجزاء ترکیبی شبکه با نویز پایین38
شکل2-9-7 دایره های عدد نویز42
شکل 3-0-1 بلوک دیاگرام یک تقویت کننده مایکروویو44
شکل 3-0-2 شبکه های تطبیق45
شکل 3-1-1 ساختار یک مدار تطبیق45
شکل 3-1-2a شبکه تطبیق46
شکل 3-1-2b تحقیق شبکه تطبیق بر روی نمودار اسمیت47
شکل 3-1-2c تحقیق شبکه تطبیق بر روی نمودار اسمیت48
شکل 3-1-3a شبکه تطبیق49
شکل 3-1-3b تحقیق شبکه تطبیق بر روی نمودار اسمیت50
شکل 3-1-3c تحقیق شبکه تطبیق بر روی نمودار اسمیت51
شکل 3-1-4 شبکه تطبیق50
شکل 4-0-1 عملکرد سیگنال کوچک تقویت کننده مایکروویو54
شکل 4-0-2 عملکرد سیگنال بزرگ تقویت کننده مایکروویو55

 

عنوان   صفحه 
شکل 4-1-1 تغذیه توان دو قطبی57 
شکل 4 -1-2 a تغذیه توان مثبت58 
شکل 4-1-2b تغذیه توان منفی58 
شکل 4-1-3 تغذیه توان تک قطبی59 
شکل 4-1-4 یک مدار بایاس dc فعال60 
شکل 4-1-5 مدار بایاس dc فعال63 
شکل 4-1-6 نقاط کار ترانزیستور مایکروویو65 
شکل 5-1-1 ساختمان یک خط ریز نوار68 
شکل 5-1-2 ، امپدانس مشخصه یک خط ریز نوار70 
شکل 6-1-1 نمایه کوپلر لانج80 
شکل 5-1-3 رابطه بینS, Wبا ادمیتانس زوج وفرد83 
  dd84 
شکل 5-1-4 تفاضل فاز بین پورت های خروجی کوپلر لانج 
شکل 6-1-5 کوپلر لانژ زیر تزویج84 
شکل 6-1-6 کوپلر لانژ بالای تزویج85 
شکل 6-1-7 رابطه بینS, Wبا ادمیتانس زوج وفرد88 
  dd89 
شکل 6-1-8 اندازه های پارامتریک کوپلر لانژ طراحی شده 
شکل 6-1-9 نمایه طراحی کوپلر89 
شکل 6-1-10 اندازه گیر ی های توان پورت ها90 
شکل 6-1-11 اندازه فاز در پورت های خروجی90 
شکل 6-1-12 توان ارسالی در پورت های خروجی91 
شکل 6-1-13 توان برگشتی در پورت ورودی و پورت ایزوله91 
شکل .6-2-1 تقویت کننده متعادل با پیوننده های لانژ92 
شکل 6-2-2 تقویت کننده متعادل بهمراه شبکه تطبیق94 
شکل 6-2-3 تقویت کننده متعادل با هایبرید 90 درجه96 
شکل 6-3-1 دایره های بهره توان و دایره نویز بر روی نمودار اسمیت طرح شماره1102 
شکل 6-2-2 تحقیق شبکه تطبیق خروجی با استفاده از نمودار اسمیت103 
شکل 6-3-3 تحقیق شبکه تطبیق ورودی با استفاده از نمودار اسمیت104 
شکل 6-3-4 شماتیک عناصر شبکه تطبیق ورودی و خروجی105 
شکل 6-3-5 پاسخ فرکانسی تقویت کننده متعادل طرح شماره 1106 

 

عنوان صفحه
شکل 6-3-6 برسی معیار بهره برای تقویت کننده معمولی و متعادل107
شکل 6-3-7 برسی معیارنویز برای تقویت کننده معمولی و متعادل107
شکل 6-3-7 دایره های بهره توان و دایره نویز بر روی نمودار اسمیت طرح شماره2110
شکل 6-3-8 تحقیق شبکه تطبیق خروجی با استفاده از نمودار اسمیت112
شکل 5-3-9 تحقیق شبکه تطبیق ورودی با استفاده از نمودار اسمیت113
شکل 6-3-10 شماتیک عناصر شبکه تطبیق ورودی و خروجی114
شکل 6-3-11 پاسخ فرکانسی تقویت کننده متعادل115
شکل 6-3-12 بررسی معیار نویز برای تقویت کننده معمولی و تقویت کننده متعادل116
شکل 6-3-13 دایره بهره توان خروجی بر روی نمودار اسمیت طرح شماره3120
شکل 6-3-14 تحقیق شبکه تطبیق خروجی با استفاده از نمودار اسمیت122
شکل 6-3-15 شماتیک عناصر شبکه تطبیق ورودی و خروجی124
شکل 6-3-16 طرح تقویت کننده متعادل با استفاده از کوپلر لانژ125
شکل 6-3-17 پاسخ فرکانسی تقویت کننده متعادل125
شکل 6-3-18 بررسی معیار نویز برای تقویت کننده معمولی و تقویت کننده متعادل126
شکل 6-3-19 توان برگشتی در پورت های ورودی و پورت خروجی126
شکل 6-3-20 میزان VSWR در ورودی تقویت کننده معمولی و متعادل127
شکل 6-3-21 میزان VSWR در خروجی تقویت کننده معمولی و متعادل127
شکل 6-3-22معیار توان تقویت کننده معمولی128
شکل 6-3-23معیار توان تقویت کننده متعادل با استفاده از کوپلر لانژ129
شکل 6-3-24 نمودار مربوط به توان خروجی به ازای توان ورودی129
شکل 6-3-25 نمودارهای کلی مربوط به تقویت کننده متعادل باند X طرح نهایی130
شکل 6-3-26 دوایر مشخصه برای تشخیص شبکه های تطبیق ورودی136
شکل 6-3-27 دوایر مشخصه برای تشخیص شبکه های تطبیق خروجی137
شکل 6-3-28 شماتیک تقویت کننده متعادل طراحی شده با روش لیائو138
شکل 6-3-29مشخصه گین مربوط به تقویت کننده متعادل به روش لیائو139
شکل 6-3-30 مشخصه نویز مربوط به تقویت کننده متعادل به روش لیائو139

 

چکیده

طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده 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 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 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 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 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 فشرده 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 اندازه

ضریب انعکاس کوچکتر یا مساوی واحد باشد از نمودار اسمیت معمولی1  برای طراحی مدار تطبیق

 

استفاده می شود و اگر اندازه 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 : 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 :        09361998026        info@arshadha.ir

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.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید