Peducate.ir
با هم بیاموزیم
Peducate.ir
با هم بیاموزیمپروژه کامل عناصر و مدارهای فعال مایکروویو و تقویت کننده های فرکانس بالا
پروژه کامل عناصر و مدارهای فعال مایکروویو و تقویت کننده های فرکانس بالا
در حوزه امواج میلیمتری و فرکانس های رادیویی مدارهای فعال به عضوی جدایی ناپذیر برای این سیستم ها تبدیل شده اند. از جمله کاربردهای این مدارها می توان از تقویت کننده ها، نوسان سازها، مخلوط کننده ها، انتقال دهنده های فاز، سوئیچ ها، آنتن های فعال، فیلترهای فعال و ... نام برد. علت اطلاق نام فعال به این مدارها، وجود عناصر فعال مانند ترانزیستورها در این سیستم ها است. یکی از مهم ترین مدارهای فعال در این حوزه تقویت کننده ها می باشند.
امروزه تقویت کننده ها برای اهداف و نیازمندی های مختلفی طراحی می شوند. به طور مثال در یک تقویت کننده ترانزیستوری فرکانس بالا اهدافی از قبیل حداکثر بهره، حداکثر توان خروجی، بهره خاص، پایداری مدار با تغییر امپدانس بار، پهنای باند و حداقل نویز مورد نظر بوده و اغلب سعی می شود تقویت کننده واقع در ورودی یک سیستم مایکروویوی حداقل نویز و تقویت کننده واقع در خروجی حداکثر بهره را داشته باشد.
به منظور تولید سیگنال مرجع برای تبدیل فرکانس وتولید حامل به کار می رود و در اکثر رادارهای پیشرفته، سیستم های ارتباطی بیسیم، گیرنده ها، فرستنده ها و ... دیده می شوند. طراحی آن مشابه تقویت کننده ها است و همان ترانزیستورها، همان مدارهای بایاس DC و همان پارامترهای S در طراحی آن ها به کار می روند. از چندین دیدگاه قابل طراحی می باشند از جمله طراحی بر مبنای پارامترهای پراکندگی، بر اساس مقاومت منفی سیگنال کوچک برای یک مدل ترانزیستور، تشدید سری یا موازی، نویز کم، آنالیز غیر خطی و از دیدگاه تحلیل سیگنال بزرگ. پارامترهای مهم در طراحی نوسان سازها عبارتند از: محدوده فرکانسی، پایداری فرکانسی، نویز فاز ، هارمونیک ها و ....
مخلوط کننده وسیله ای است سه پورتی که شامل یک عنصر غیرخطی یا متغیر با زمان بوده، تا عمل تبدیل فرکانس را انجام دهد. یک مخلوط کننده ایده آل سیگنال خروجی شامل جمع یا تفاضل فرکانس های دو سیگنال ورودی خودش را تولید می کند که در محدوده امواج میلیمتری توسط دیود یا ترانزیستور انجام می شود. عناصر غیر خطی طیف وسیعی از هارمونیک ها و حاصل ضرب های فرکانس های ورودی را می توانند تولید کنند. از فیلتر ها برای انتخاب مولفه فرکانسی مورد نظر استفاده می شود. سیستم های مایکروویو مدرن از مخلوط کننده ها و فیلترهای متعددی برای تولید فرکانس هایی از سیگنال های باند پایه یا سیگنال های رادیویی (RF) استفاده می کنند.
یکی از پرکاربردترین خطوط انتقال موج مایکروویوی میکرو استریپ است. اخیرا تکنولوژی مجتمع سازی قطعات فشرده از اهمیت زیادی برخوردار شده است. خط انتقال میکروستریپ از تکه ای نوار باریک فلزی تشکیل شده است که روی مادة عایقی به عنوان زیرلایه نصب شده است. سمت دیگر عایق نیز کاملاً توسط فلز پوشیده شده و بعنوان زمین خط انتقال عمل میکند.
در این پروژه ابتدا المان های فعال مانند انواع دیودها و ترانزیستورها معرفی شده و در ادامه سه مورد از مهم ترین مدارهای فعال یعنی تقویت کننده ها، نوسان سازها و مخلوط کننده ها شرح داده می شوند و پارامترهای مهم آن ها مانند نویز، بهره، پایداری و تلفات مورد بررسی قرار می گیرند. بخش پایانی پروژه، به طراحی و شبیه سازی سه تقویت کننده باند X پرداخته شده است. تقویت کننده اول بر مبنای بیشینه بهره و بر اساس مدل خطی ترانزیستور تحلیل شد. تحلیل و طراحی تقویت کننده دوم بر اساس مدل غیر خطی ترانزیستور که به مدل واقعی ترانزیستور نزدیک تر است انجام شده است. تقویت کننده سوم به صورت پهن باند طراحی شده است. همچنین پارامترهای تقویت کننده های طراحی شده از جمله مدار راه انداز، نویز، بهره، شبکه تطبیق امپدانس و پهنای باند مورد بررسی قرار گرفته اند.
مباحث مطرح شده در این پروژه عبارتند از: المان های فعال مایکروویو مانند دیود شاتکی یا دیود آشکارساز، دیودهای پین، دیودهای خازنی، ترانزیستورهای مایکروویو، ترانزیستورهای اثر میدان (FET)، ترانزیستورهای پیوندی (BJT)، مباحث مربوط به تقویت کننده ها مانند پایداری تقویت کننده ها، بهره انتقالی تقویت کننده های یک طبقه، ملاحظات نویز تقویت کننده ها، اهداف تقویت کننده های مایکروویو، مباحث مربوط به نوسان سازهای مایکروویو مانند نویز فاز، نوسان سازهای نوع فیدبک، نوسان سازهای نوع بازتابی، نوسان سازهای ترانزیستوری مایکروویو، اهداف عمده نوسان سازهای مایکروویو، مباحث مربوط به مخلوط کننده های مایکروویو مانند مشخصه مخلوط کننده ها، فرکانس تصویر، تلفات تبدیل، عدد نویز، مباحث مربوط به خطوط مایکرواستریپ مانند پارارمترهای مهم خط مایکرواستریپ، ناپیوستگی ها در خطوط مایکرواستریپ، مباحث مربوط به طراحی تقویت کننده های فرکانس بالا مانند مدار راه اندازه و تعیین پارامترهای اولیه تقویت کننده، پایدار سازی تقویت کننده با استفاده از توپولوژی شبه کاسکود، طراحی شبکه های تطبیق امپدانس برای بیشینه بهره، طراحی تقویت کننده باند X با مدل غیر خطی ترانزیستور، طراحی تقویت کننده پهن باند.
کدهای MATLAB برای طراحی به همراه فایل شبیه سازی ADS نیز به همراه گزارش کامل پیوست شده است. برای دانلود کافی است بر روی "دانلود فایل" در زیر کلیک کنید.
