چکیده

تقویت کننده های توان یکی از المان های کلیدی سیستم های مخابراتی از جمله سیستم های ماهواره و آرایه ی فازی هستند. یکی از کاربردهای مهم سیستم های آرایه فازی در حوزه ی رادارهای نظامی با قابلیت تفکیک بالا، در باند فرکانسی X میباشد. این سیستم متشکل از هزاران آنتن فرستنده گیرنده ی مجزا بوده که با ایجاد تغییرات فاز و دامنه در مسیر سیگنال، برای هر فرستنده گیرنده، سیگنال را بصورت جهت دار در فضای انتشار دریافت و یا ارسال می نماید.چالش های زیادی در طراحی تقویت کننده های توان براساس کاربرد ونوع سیستم وجود دارد از جمله توان، گین، پهنای باند، خطسانی، بازدهی » قابلیت اطمینان، هزینه و مساحت . هدف طراح تقویت کننده ی توان برقراری مصالحه بین trade-off های موجوداست. این طراحی باید در پروسه ای صورت گیرد که پیشرفت های روزافزونی در زمینه هزینه ، فرکانس قطع ، ولتاژ شکست ، مشخصات دمایی و قابلیت اطمینان آن حاصل شده است.در این پایان نامه طراحی تقویت کننده های توان با استفاده از پروسه ی pHEMT در باند فرکانسی X و Kul با هدف پهنای باند زیاد و گین صورت گرفته است. انتخاب زیرلایه مناسب برمبنای پراکندگی، تلفات ، فرکانس کاری ، هزینه و راحتی ساخت بوده است، انتخاب توپولوژی، کلاس کاری» پیدا کردن امپدانس بهینه، طراحی مدارت تطبیقی پهن باند در باند های X و Ku مورد بحث قرار گرفته است. ملاحظات جانمایی و اندازه گیری در تقویت کننده های فرکانس بالا هم در طراحی و هم در تست بررسی شده است.

فهرست مطالب

فصل اول:تقویت کننده های توان وکاربرد آنها

تقویت کننده ها یکی از کلیدی ترین بلوک های سازنده سیستم های مایکروویو و RF میباشند که مشخصات آن روی رفتار کلی سیستم بشدت اثر می گذارد. از این حیث طراحی مناسب این بلوکها دارای اهمیت زیادی می باشد. تقویت کننده ها خود به دسته های متفاوتی تقسیم می شود که تقویت کننده توان یکی از مهمترین عضو این دسته شناخته میشود. هدف این پروژه طراحی اینگونه تقویت کننده ها با توانهای متفاوت در حد وات و در فرکانسهای بالا می باشد.در این بخشی قصد داریم ابتدا نگاهی اجمالی به تقویت کننده های توان s جایگاه آن را در یک سیستم . فرستنده داشته باشیم. سپس کمی درباره مادراهای مجتمع مایکروویو و تکنولوژی های موجود ان صحبت کرده و هم چنین دلایل انتخاب تکنولوژی مورد استفاده در این پروژه را بررسی می کنیم.

۱- ۱ تقویت کننده ی توان

 تقویت کننده های توان دسته ای از تقویت کننده ها می باشند که وظیفه آن ها بالا بردن سطح توان سیگنال برای ارسال آن توسط آنتن ، می باشد.این بلوک در واقع آخرین طبقه در مسیر سیگنال در یک سیستم فرستنده است که پس از آن آنتن یا به صورت مستقیم در فرستنده و یا توسط یک سویچ یا دپلکسر در سیستم فرستنده-گیرنده ، به آن متصل خواهد شد .تقریبا در تمام سیستم های مخابراتی دارای فرستنده ، وجود تقویت کننده توان الزامی می باشد. در طراحی بیشتر سیستم های RF سعی می شود PA .4 سیستم گیرنده – فرستنده లూ شود ولى در بعضی از سیستم های مخابراتی بدلیل نیاز به سطح بالای توان خروجی این امر به جهت بر هم زدن رفتار بقیه سیستم و در برخی موارد بدلیل عدم توانایی پروسه (CMOS) مقدور نمی باشد. لذا برای تهیه این کلاس از PAها طراحان سیستم سراغ MMIC PAS می روند. تعدادی از سیستم ها که به این گونه مدارها نیازمند می باشند به صورت زیر می باشد:

۱) سیستم مخابراتی ماهواره ها و فضاپیماها

۲) سیستم مخابراتی و ناوبری هواپیماها و جنگنده ها

۳) سیستم های جنگ الکترونیک

4) آنتن های BTS و سیستم های مخابراتی شهری

5) سیستم های دورسنجی و دنبال کنندگی (TTC)

مهمترین پارامترهای یک PA که مقادیر مورد نیاز آنها بستگی به کاربرد و شرایط دارد، عبارتند از: توان خروجی ، بازدهی ، پهنای باند، بهره توان، تلفات بازگشت ورودی و خروجی و خطسانی. در یک پروسه مشخص تمامی این پرامترها با هم trade-OTT دارند و این به این معنا می باشد که بین آنها براساس کاربردی که برای PA در نظر گرفته شده باید مصالحه برقرار کنیم .

1-1-تقویت کننده ی توان

1-2-MMICs وتکنولوژی های ساخت آن

توپولوژی تقویت کننده ی توان دو طبقه

توپولوژی تقویت کننده ی توان دو طبقه

فصل دوم:طراحی تقویت کننده های توان

۳-۲ مراحل طراحی تقویت کننده های توان

در فصلی گذشته در مورد المان های موجود در پروسه و مشخصات آنها در حدی که برای طراحی تقویت کننده های توان لازم باشد بحث کردیم. در این فصل قصد داریم نحوه ی طراحی به همراه همه ی نکات لازم در طراحی را بحث کنیم. همانطوری که در فلوچارت زیر مشاهده میشود قدم اول در طراحی انتخاب توپولوژی) ابعاد » کلاس کاری ترانزیستور مورد استفاده و تعیین پایداری و قابلیت اطمینان ترانزیستور انتخاب شده است. بعد از بیرون آمدن از حلقه ی اول براساس مشخصات خواسته شده ی .Load and Source Pull -b روی ترانزیستور پایدار شده ی قابل اطمینان انجام میشود و وارد حلقه ی طراحی مدارهای مچینگ میشویم. درنهایت کل شماتیک شبیه سازی و بهینه سازی میشود آنالیز حساسیت صورت میگیرد و وارد حلقه ی اصلی طراحی که کشیدن جانمایی و شبیه سازی الکترومغناطیسی است میشویم. طبق فلو چارت ارائه شده مراحل کار به صورت قدم به قدم توضیح داده میشود.

2-1-انتخاب زیرلایه

2-2-بررسی پروسه ی مورد استفاده

2-3-مراحل طراحی تقویت کننده های توان

2-4-انتخاب توپولوژی

2-5-انتخاب ابعاد ترانزیستور

2-6-کلاس کاری و پایداری ترانزیستور انتخاب شده

2-7-پایداری ترانزیستور انتخاب شده

2-8-Load Pull and Source Pull

2-9-طراحی مدارهای تطبیق

2-10-محدودیت Bode-Fano درطراحی مدارات تطبیق پهن باند

2-11-طراحی شماتیک نهایی ونتایج تقویت کننده ی توان

جبران سازی اثرگذر درخطوط انتقال با ترکیبات جای گزین سمت راست

جبران سازی اثرگذر درخطوط انتقال با ترکیبات جای گزین سمت راست

فصل سوم:جانمایی ونتایج طراحی

3-1-نوسان های Parametric,Even and Odd

3-2-جانمایی نهایی ونتایج شبیه سازیEM

3-3-تقویت کننده ی توان یک طبقه 29dBm باندx

3-4-تقویت کننده ی دو طبقه ی 31dBm باندX

3-5-تقویت کننده ی توان دو طبقه ی 31dBm باند ku

دونوع ترانزیستور موجود در پروسه

دونوع ترانزیستور موجود در پروسه

فصل چهارم:تست تقویت کننده های توان

4-4-روش اندازه گیری S22 سیگنال بزرگ بدون استفاده از Network Analyzer

همانطوری که در بخش های قبل اشاره شد اندازه گیری تلفات برگشتی سیگنال بزرگ تقویت کننده های توان بالا با استفاده از Network Analyzer های معمولی (و ارزان قیمت ) مقدور نمی باشد، هم چنین تفاوت قابل ملاحظه ای بین تلفات برگشتی سیگنال کوچک و سیگنال بزرگ می تواند وجود داشته باشد ( در اثر تغییر بار خروجی و مشخصات المان های مورد استفاده در مدار). از طرفی اندازه گیری این پارامتر برای تعیین اندازه ی واقعی توان ارسالی از طریق آنتن با توجه به معیارهای FCC اهمیت زیادی دارد. روشهایی برای اندازه گیری Hot S22 ارائه شده است که در زیر در مورد یکی از این روش ها بحث می نعتورد۔ در این روش با اندازه گیری تغییرات Insertion Phase در VSWR های مختلف با استفاده از Setup ساده و ارزان قیمت شکل زیر، تلفات برگشتی سیگنال بزرگ بدست می آید.

4-1-تست های اندازه گیری

4-2-نکات مهم دراندازه گیری تقویت کننده های توان فرکانس بالا

4-3-نتایج اندازه گیری تقویت کننده های توان

4-4-روش اندازه گیری S22 سیگنال بزرگ

لایه های ترانزیستور HEMT

لایه های ترانزیستور HEMT

فصل پنجم:تقویت کننده ی توانDoherty

۵ – ۱ مقالمه

سیستمهای مخابراتی مدرن از جمله شبکه های بی سیم سرعت بالای نقطه به نقطه و سیتم های مخابراتی ماهواره ای و ماجول های phase array نیاز به سیگنالهای با نرخ بالا و مدولاسیون های پیچیده دارند. بنابراین تقویت کننده های توان برای این سیستم ها نیاز به PAPR دارند. بازده تقویت کننده های توان معمولا در تقویت این سیگنال ها کم است چراکه بیشتر در ناحیه ی Back-OTT برای تقویت این سیگنال ها به بازده ی بالایی نیاز است. تکنیک های زیادی برای تقویت سیکنال های با PAP R بالا وجود و تقویت کننده های توان Doinerty . در تقویت کننده ی توان Dollerty امپدانس بار خروجی براساس توان ورودی مدوله میشود و بدون نیاز به مدار کنترلی بیرونی ( برخلاف سایر روش ها ) به بازدهی بالا در تقویت سیگنال های PAPR بالا میشود.چالش اصلی در طراحی تقویت کننده های توان Dollerty انجام درست مدولاسیون بار است. در DPA های مرسوم به علت هم سایز بودن تقویت کننده های توان اصلی و کمکی و زاویه هدایت کمتر تقویت کننده ی کمکی » جریان تقویت کننده ی کمکی در حداکثر توان ورودی به جریان تقویت کننده ی اصلی نمیرسید و این موضوع عملکرد DPA را بشدت تحت تاثیر قرار میداد. روش های زیادی برای حل این مشکل ارائه شده است از جمله کنترل خارجی بایاس تقویت کننده ی کمکی ، مدارهای مچینگ کنترل شونده با توان برای تقویت کننده ی توان کمکی ، سایز متفاوت تقویت کننده های توان کمکی و اصلی ، تقسیم کننده های توان نامتعادل.یکی دیگر از چالش های اصلی طراحی DPA » وجود بلوک های زیاد در مدار و مجتمع سازی این کاری که در این رساله انجام شده است استفاده از یک تقویت کننده ی دو طبقه در مسیر تقویت کمکی است هم چنین بلوک های مجاور DFA تا جای ممکن به صورت چند منظوره طراحی شده اند تا اینکه ابعاد تقویت کننده مینیمم شود » تحلیلی های تئوری برای عملکرد تقویت کننده ارائه و مقایسه شده با DFA های مرسوم. از روشی متفاوت برای خطی سازی مبتنی بر روش GM3) استفاده شده است.این نوع تقویت کننده ی توان مصالحه ای بین trade-OfT توان و بازده با استفاده از مدولاسیون بر امپدانس انجام میدهد و در دو ناحیه ی کاری عمل میکند: ۱. رژیم توان پایین ۲. رژیم توان بالا.همانطوری که در شکل ۵-۱ نشان داده است این تقویت کننده از دو مسیر تشکیل شده است. در رژیم توان پایین تقویت کننده ی کلاس C مسیر پایین خاموش است .

5-1-مقدمه

5-2-عملکرد DPA

5-3-خطسانی DPA

5-4-جمع کننده ی توان

5-5-Lange Coupler وشبکه ی جبرانسازی فاز

5-6-نتایج طراحی

مدار مچینگ طبقه ی خروجی تقویت کننده ی توان 5 وات درباندX

مدار مچینگ طبقه ی خروجی تقویت کننده ی توان 5 وات درباندX

فصل ششم:تقویت کننده ی کلاس F وکلاس F دو باند

6-1-تقویت کننده ی کلاس F

در تقویت کننده ی کلاس F بازده تقویت کننده با استفاده از شکل دادن به ولتاژ و جریان درین ترانزیستور افزایش می یابد. طوری که در هارمونیک های فرد امپدانس خروجی بی نهایت ولذا مدار باز است و در هارمونیک های زوج امپدانس خروجی صفر یا مدار بسته است. با این نوع مچینگ، ولتاژ درین به صورت مربعی و جریان درین به صورت نیمه سینوسی در می آید. آز آنجایی که شکل موج ولتاژ و جریان تداخل ندارند بازده در حالت ایده ال ۱۰۰ ٪ است. دوگان این مدار تقویت کننده ی کلاس F است که در آن امپدانس خروجی در هارمونیک های زوج باز و در هارمونیک های فرد صفر است در نتیجه شکل موج جریان مربعی و شکل موج ولتاژ نیمه سینوسی است. شبکه ی خروجی تقویت کننده ی کلاس F که از خط انتقال ۸/4 و تانک RC در فرکانس F0 ساخته شده است درشکل زیر نشان داده شده است

نتیجه گیری

در این پایان نامه با استفاده از پروسه ی unl pHEM T ۲۵/ ۰ تقویت کننده ی توان با توان پایین طراحی ، ساخته و اندازه گیری شدند. نحوه ی انتخاب زیرلایه مناسب برای طراحی ، کلاس کاری تقویت کننده و پایدارسازی آن توضیح داده شد. نحوه ی طراحی مدارات پهن باند مورد بررسی قرار گرفت، انواع ناپایداری های ممکن هم در شبیه سازی و هم در اندازه گیری معرفی شده اند و روش هایی حل نوسان ها بررسی شد. و در نهایت نتایج تست تقویت کننده های توان ارائه شد. علاوه بر موضوع فوق که تمرکز اصلی این پایان نامه روی آن صورت گرفت اصول طراحی تقویت کننده ی توان Dollerly در فرکانس ارائه شد. نحوه ی خطی سازی و ساختاری برای عملکرد بهینه آن به صورت مجتمع پیشنهاد شد. براین مینامدار طراحی و ساخته شد ودرنهایت نتایج شبیه سازی آن ارائه گردید. نتایج اندازه گیری در زمانی که این رساله در حال نوشتن در دسترس نبوده و در حال پیگیری آسست۔ در فصل آخر، توضیح مختصری در مورد تقویت کننده های توان کلاس ‘Ε و هم چنین تقویت کننده های توان دو باند داده شد و نحوه ی طراحی مدارات مچینگ خروجی این نوع تقویت کننده ها بررسی شده ودرنهایت نتایج شبیه سازی ارائه شد. در طول انجام این پایان نامه دوبار tape-out صورت گرفت در tape-out اول اشکلاتی در طراحی وجود داشت tape-out دوم رفع شد. دستاورد این پروژه آشنایی ܝܼܐ طراحی : ساخت اندازه گیری تقویت کننده های توان مختلفی بود که در فرکانس های بالا و با استفاده از اصول طراحی MMIC انجام گرفت. تلاش گروهی در این کار پیش برنده ی خیلی از چالش هایی بود که در ضمن طراحی بوجود آمد.

6-1-تقویت کننده ی کلاس F

6-2-تقویت کننده ی دوباند کلاسF

مقایسه زیرلایه های مختلف از حیث توان وفرکانس کاری

مقایسه زیرلایه های مختلف از حیث توان وفرکانس کاری

فهرست شکل ها:

 شکل ۱-۱ بلوک دیاگرام سیستم گیرنده – فرستاده یک گوشی همراه

شکل ۱-۲ بلوک دیاگرام یک سیستم Phase Array

شکل ۲-۱ لایه های ترانزیستور HEMT شکل ۲-۲ نحوه ی عملکرد FET

شکل ۲-۳ لایه های ترانزیستور HEMT

شکل ۲- 4 جدول مقایسه دو پروسه مختلف ارائه شده توسط شرکت سازنده MMIC

شکل ۲-۵ جدول ویژگیها و محدودیتهای پروسه استفاده شده در ساخت PAها

شکل ۲-۱ شکل تعداد و نوع لایه های به کاررفته در این پروسه

شکل ۲-۷ جبران سازی اثر گذر در خطوط انتقال با ترکیبات جای گزین سمت راست

شکل ۲-۸ بلوک دیاگرام طراحی

شکل ۲-۹ توپولوژی تقویت کننده ی توان دو طبقه

شکل ۲-۱۰ دو نوع ترانزیستور موجور در پروسه

شکل ۲-۱۱ اثر زاویه ی هدایت روی هارمونیک های جریان ترانزیستور

شکل ۲- ۱۲ مشخصه ی زمانی تقویت کننده ی کلاس A

شکل ۲-۱۳ شکل موج های زمانی تقویت کننده کلاس B

شکل ۲-۱ شکل موج های زمانی تقویت کننده کلاس C

شکل ۲-۱۵ Gm ترانزیستور مورد استفاده در پروسه برحسب ولتاژ گیت

شکل ۲-۱ uفاکتور برحسب فرکانسی (قبل از پایدارسازی)

شکل ۲-۱۷ روش های مختلف پایدارسازی تقویت کننده های توان

شکل ۲-۱۸ uفاکتور برحسب فرکانسی (قبل از پایدار سازی)

شکل ۲-۱۹ اثر شبکه ی پایداری روی گین سیگنال کوچک ترانزیستور،

شکل ۲-۲۰ شبکه ی تطبیق امپدانس

شکل ۲-۲۱ مدل ساده ی شبکه ی مچینگ با بار RC موازی

شکل ۲-۲۲ تلفات برگشتی برحسب فرکانس شکل ۲-۲۳ منحنی 1=Q برای مچینگ پهن باند

شکل ۲-۲ مدار مچینگ پهن باند

شکل ۲-۲۵ طراحی مدار مچینگ با درنظرگرفتن دایره ی Q ثابت

شکل ۲-۲۹ مدار مچینگ طبقه یخروجی تقویت کننده ی توان ۵ وات در باند X.

شکل ۲-۲۷ مدار مچینگ میانی تقویت کننده ی توان 2 وات در باندKu

شکل ۲-۲۸ پارامترهای پراکندگی مدار مچینگ

شکل ۲-۲۹ طراحی مدار مچینگ خروجی در حضور ترانزیستورهای این طبقه

شکل ۲-۳۰ شماتیک نهایی تقویت کننده ی توان باند Ku

شکل ۳-۱ مدل مورد استفاده برای ترانزیستور در سبیه سازی EM Load Pull s31.

شکل ۳-۲ نتایجOdd-Mode slulu-S

شکل ۳- : ناپایداری Parametric که خور را در در فرکانس های 2/f و 2/3T نشان داده است

شکل ۳-۵ مدار مورد استفاده در شبیه سازی برای ناپایداری Parametric در یک نودمشخص

شکل 6-3 مدار مورد استفاده در شبیه سازی برای ناپایداری dd Mode

شکل ۳-۷ مدار مورد استفاده در شبیه سازی برای ناپایداری

شکل8-3 پارامترهای پراکندگی power Sample

شکل ۳-۹ مدار مورد استفاده برای هر سه نوع ناپایداری در شبیه ساز AIDS

شکل ۳-۱۰ نمونه ای از نتایج شبیه سازی در توان و فرکانس و گره مشخصی از مدار

شکل ۳-۱۱ تقویت کننده ی dBm 29 در باند X

شکل ۳-۱۳ توان برحسب فرکانس

شکل ۳-؛۱ نتایج شبیه سازی های سیگنال کوچک

شکل ۳-۱۵ تقویت کننده ی توان تقویت کننده ی توان dBm باند X

شکل ۳-۱۹ تلفات برگشتی در ورودی و خروجی برحسب فرکانس

شکل ۳-۱۷ گین سیگنال کوچک برحسب فرکانس شکل ۳-۱۸ توان خروجی برحسب فرکانس

شکل ۳-۱۹ بازده برحسب فرکانس

شکل ۳-۲۰ گین توان برحسب فرکانس

شکل ۳-۲۱ منحنی Pin-Po برای تقویت کننده ی توان باند X

شکل ۳-۲۲ تقویت کننده ی توان dBm باند Ku

شکل ۳-۲۳ پارمتر های پراکندگی سیگنال کوچک برحسب فرکانس

شکل ۳-۲ نتایج تحلیل سیگنال بزرگ ( توان، بازده و گین توان)

شکل ۳-۲۵ گین توان برحسب توان خروجی شکل ۳-۲۹ منحنی Pi-Po در فرکانس GHZ 6

شکل 4- ۱ چیدمان تست های اندازه گیری شده

شکل 4-۲ تقویت کننده ی توان ساخته شده در باند X

شکل 4-3 پارامترهای پراکندگی سیگنال کوچک در بایاس مشخص شده

شکل4-4 نتایج اندازه گیری تست سیگنال بزرگ در چند بایاس گیت

شکل 4-۵ تقویت کننده ی توان دوطبقه باند X

شکل 4-6 نتایج اندازه گیری گین سیگنال کوچک به ازای بایاس های گیت مختلف

شکل 4- ۷ نتایج تلفات برگشتی در ورودی به ازای بایاس های مختلف در ورودی تقویت کننده

شکل4 -۸ نتایج جارو کردن توان ورودی در فرکانس های مختلف ( منحنی Pi-PO برای فرکانس های باند) در بایاسی گیمت 0.8- ولت

شکل4 -۹ توان خروجی تقویت کننده به ازای بایاس های مختلف گیت در باند فرکانسی

شکل 4-۱۰ بازده تقویت کننده توان در بایاس های مختلف گیت و در باند فرکانسی

شکل 4- ۱۱ تقویت کننده ی توان ساخته شده در باند Ku

شکل4 -۱۲ گین سیگنال کوچک در باند فرکانسی

شکل4 – ۱۳ منحنی Pi-Po برای فرکانس های مختلف

شکل4-14 بازده بر حسب فرکانس در دوبایاس گیت متفاوت

شکل 4-۱۵ توان خروجی برحسب فرکانس در دو بایاس متفاوت گیت

شکل 4-16 مقایسه تطبیق ورودی اندازه گیری و شبیه سازی و هم چنین تطبیق خروجی شبیه سازی شده

شکل 4- ۱۷ مقایسه گین سیگنال کوچک اندازه گیری شده و شبیه سازی شده

شکل 4-۱۸ مقایسه توان سیگنال بزرگ اندازه گیری شده و شبیه سازی شده

شکل 4- ۱۹ مقایسه بازده اندازه گیری شده و شبیه سازی شده

شکل ۵-۱ بلوک دیاگرام DPA

شکل ۵-۲ جریان تقویت کننده ها یر حسب ولتاژ ورودی از ۰ تا ولتاژ ماکزیمم

شکل ۵-۳ امپدانس دیده شده از خروجی ترانزیستورهای دو مسیر بر حسب ولتاژ ورودی

شکل4-5 بازده DPA برحسب ولتاژ ورودی

شکل ۵-۵ شکل Gm و نقاط کاری مناسب یرای بایاس تقویت کننده ها در DPA

شکل ۵-۹ بهبود گین توان DPA با استفاده از مدار مچینگ میانی شکل دهنده ی گین در مقایسه با مدار مچینگ معمولی

شکل ۵ – 10 مدار مچینگ میانی شکل ۵-۸ مدار معادل فشرده خط انتقال

شکل ۵-۱۰ تلفات Lange Coupler در باند فرکانسی

شکل ۵-۱۱ اختلاف فاز دو مسیر در فرکانس GHZ 17

شکل ۵-۱۲ تقویت کننده ی توان Doherty

شکل ۵ – ۱۳ نتایج شبیه سازی پارامترهای پراکندگی سیگنال کوچک

شکل6-1 شبکه ی خروجی تقویت کننده ی توان کلاس F

شکل6 -۲ شبکه ی خروجی تقویت کننده ی توان کلاس F

شکل 6- ۳ اثر تعداد هارمونیک ها روی بازده ی تقویت کننده ی کلاس F

شکل 6-5 بلوک دیاگرام نحوه ی طراحی تقویت کننده ی توان

شکل 6-6 بخشی از مدار مچینگ خروجی که در هارمونیک اول و سوم باز است و در هارمونیک دوم بسته (با در نظر گرفتن اثر خازن خروجی)

شکل 6 – ۷ اندازه ی امپدانس خروجی برحسب فرکانسی

شکل 6-۸ مدار مچینگ خروج

شکل 6-9 تقویت کننده ی ساخته شده ی کلاس F

شکل 6-10 مدار باند شده ی تقویت کننده ی کلاس F

شکل 6-11 پارامترهای پراکندگی سیگنال کوچک شبیه سازی

شکل 6-12نتایج شبیه سازی سیگنال بزرگ

شکل6 – ۱۳ تقویت کننده ی دو باند کلاس F

شکل 6-14 تقویت کننده ی دو باند کلاس Fساخته شده

شکل ۱-۱۵ تلفات برگشتی خروجی

شکل 6-16 تلفات برگشتی ورودی

شکل 6-17گین سیگنال کوچک بر حسب فرکانس ورودی

شکل6 -۱۸ شکل موج ولتاژ و جریان خروجی در یکی از باندها

شکل 6-۱۹ شکل موج توان خروجی برحسب فرکانسی

شکل 6-20 موج بازده بر حسب فرکانسں

نحوه ی عملکرد FET

نحوه ی عملکرد FET

فهرست جداول

جدول 1مقایسه چهار زیرلایه ازلحاظ فاکتورهای مختلف

 جدول 2 مقایسه زیرلایه های مختلف

 جدول ۳ امپدانس بار خروجی و ورودی بدست آمده از تحلیل Load&Source Pull

جدول4 مشخصات تقویت کننده ی توان ساخته شده ی


Abstract

Power Amplifiers are key components in new modern communication systems such as space and airborne applications, point to point networks and phase array modules. There are miscellaneous challenges in designing power amplifiers based on application and type of the system, high power, gain, bandwidth, linearity, efficiency, reliability, cost and size. Compromising among existence trade-offs is the state of the art for designing PAs, Meanwhile, technology improvements pay the way toward developing appropriate process in the realm of cost, cut-off frequency, voltage breakdown, thermal and reliance features. Throughout this thesis, challenges in designing high power amplifiers in the pHEMT GaAs process are discussed. Choosing the appropriate substrate in regards with dispersion, loss,operation frequency, high frequency disturbance modes and ease of integration, is the first step on these designs, Topology selection, class of biasing, stability in small and large signal are performed to prepare transistors for obtaining the optimum load through Load Pull and Source Pull simulations in the right conditions, Broadband matching netWorks are designed in the X and Ku frequency bands respecting proposed design flow chart, Besides academic knowledge for designing, there is practical knowledge that leads to successful design; Testing precautions vigilantly were considered in designing high frequency PAs. Foremost points in setting up measurement elements and finally results are presented. In addition to class AB driver and high power amplifiers, an asymmetric Doherty power amplifier with two-stage auxiliary paths were presented along with analytical analysis demonstrating its superior performance. All blocks in the DPA are adjusted so that produces an integrated, linear, high efficient and high frequency DPA. Furthermore, in the final chapter of this thesis, a class F and dual band class F amplifiers are designed in 5.5 GHz and 5& 12 GHz respectively.

Key words: High Power Amplifiers, pHEMT, Stability, efficiency, linearity Broadband Matching, Doherty power amplifier, Dual Band


تعداد صفحات فایل : 112

مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید