طراحی تقویت کننده کم نویز در باند فراپهن با استفاده از تکنولوژی CMOS

اختصاصی از سورنا فایل طراحی تقویت کننده کم نویز در باند فراپهن با استفاده از تکنولوژی CMOS دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

چکیده:

تقویت کننده های کم نویز، یکی از اجزای اساسی گیرنده در مخابرات بیسیم محسوب می شوند. زیرا عملکرد آنها کارایی سیستم را، از نظر نویز مشخص میکند. هدف اصلی این پایان نامه، تحلیل و طراحی تقویت کننده کم نویز در باند فراپهن توسط تکنولوژی CMOS است. ابتدا عملکرد یک تقویت کننده کم نویز توزیع شده بررسی میشود. سپس مدار پیشنهادی تقویت کننده کم نویز توزیع شده، ارائه میگردد. این تقویت کننده دارای توان مصرفی 30 میلی وات، عدد نویز 3dB، گین 12dB پهنای باند 3/1 تا 10/6 گیگاهرتز میباشد.

در انتها، مدار طراحی شده دوم، که متشکل از دو طبقه گیت مشترک و کسکود میباشد، ارائه میشود. این تقویت کننده دارای توان مصرفی 16/5 میلی وات، گین 26dB، عدد نویز 3dB و پهنای باند 3/1 تا 10/6 گیگاهرتز میباشد.

تقویت کننده های کم نویز طراحی شده با استفاده از تکنولوژی 0/18CMOS میکرون با منبع تغذیه 1/8 ولت طراحی شده است.

فهرست مطالب:

چکیده............................................................................................................................................................................................. 1
مقدمه.............................................................................................................................................................................................. 2
فصل اول: سیستم های فرا پهن باند ...................................................................................................................................... 3
1-1 مقدمه .......................................................................................................................................................................... 4
2-1 تاریخچه ی سیستم های فراپهن باند ..................................................................................................................... 5
5 ................................................................................................................................................. . FCC 3-1 فرا پهن باند در
4-1 فرا پهن باند برای ارتباطات سیار ............................................................................................................................. 6
5-1 تفاوت سیستم های فرا پهن باند با سیستم های باند باریک ............................................................................... 7
6-1 چالشهای طراحی سیستم های فرا پهن باند . ...................................................................................................... 11
فصل دوم: تقویت کننده های کم نویز فراپهن باند و ساختارهای مختلف آن ............................................................... 12
1-2 مقدمه ....................................................................................................................................................................... 13
2-2 طراحی تقویت کننده کم نویز در باند فرا پهن .................................................................................................... 14
3-2 تطبیق امپدانس در تقویت کننده کم نویز فرا پهن باند ..................................................................................... 14
1-3-2 پایانه مقاومتی ............................................................................................................................................ 15
یا گیت مشترک . ......................................................................................................... 16

تحلیل و طراحی آنتن هوشمند آرایه فازی مسطح در فرکانس باند X با بهره 30dB

اختصاصی از سورنا فایل تحلیل و طراحی آنتن هوشمند آرایه فازی مسطح در فرکانس باند X با بهره 30dB دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

تحلیل و طراحی آنتن هوشمند آرایه فازی مسطح در فرکانس باند X با بهره 30dB

Design and Analysis of Planner Phase Array Smart Antenna in X Band With 30dB Efficiency

چکیده:

سیستم آنتن هوشمند شامل تکنیکهای گسترده ای است که موجب تقویت سیگنال دریافتی، تضعیف همه سیگنالهای تداخلی و افزایش ظرفیت به طور عمده می شود. در این مقاله به طراحی آنتن هوشمند آرایه فازی می پردازیم. آرایه های فازی بیش از یک قرن است که در دسترس می باشند. آنها مجموعه ای از آنتن ها می باشند که فاز نسبی سیگنال هایی که آنها را تغذیه می کند با هم اختلاف دارند، در نتیجه الگوی پرتو افشانی موثر این آرایه در جهات خاص هدایت شده و در جهات غیر دلخواه و توقف می شود. این حقیقت که امواج رادیویی از درون ابرها و اغلب موادی که مانع سیستم های ارتباطی نوری می شوند، عبور می کند که منجر به این شد که مهندسین از آرایه های فازی در رادارها استفاده کنند.

رادارهای آرایه فازی در طیف وسیعی از جمله:

– رادارهای هواشناسی

– نصب بر روی جنگنده ها

– ناوها

– رادارهای رهگیری موشکهای بالستیکی

کاربرد دارند.

بنابراین یک مدل پایه برای طراحی شیفت دهنده های فاز المان های آرایه و همچنین شکل دهی مناسب پرتو برای آنتن و الگوریتم های وفقی که در حال حاضر برای پردازش آرایه به کار می روند را طراحی می کنیم.

فهرست مطالب:

چکیده.............................................................................................................................................................. 1
مقدمه............................................................................................................................................................... 2
فصل اول:کلیات............................................................................................................................................. 4
-1 هدف..................................................................................................................................................... 5 -1
-2 پیشینه تحقیق................................................................................................................................... 5 -1
-3 روش کار و تحقیق............................................................................................................................. 6 -1
فصل دوم: آنتن ............................................................................................................................................. 7
-1 تعریف آنتن ....................................................................................................................................... 8 -2
-2 پارامتر های آنتن............................................................................................................................... 8 -2
-1 بهره آنتن.................................................................................................................................. 8 -2 -2
-2 دایر کتیویته آنتن ................................................................................................................. 9 -2 -2
-3 سطح موثر دریافت ................................................................................................................ 9 -2 -2
-4 تطبیق آنتن........................................................................................................................... 10 -2 -2
-5 پهنای باند............................................................................................................................. 10 -2 -2
-6 پترن آنتن............................................................................................................................. 11 -2 -2
-6-2 الف- پهنای شعاع اصلی....................................................................................... 12 -2
و
-6 ب - ارتفاع پره های کناری................................................................................... 12 -2 -2
-7-2 امپدانس آنتن ................................................................................................................. 13 -2
-8-2 پلاریزاسیون .................................................................................................................... 15 -2
-3 آنتنهای آرایه ای............................................................................................................................ 19 -2
-1 آرایه های خطی............................................................................................................ 19 -3 -2
-1 الف-آرایه های دو عنصری متشکل از منابع نقطه ای یکسانگرد ........... 21 -3 -2
عنصری با فاصله گذاری و دامنه یکنواخت....................... 23 N -1 ب- آرایه های -3 -2
-2 آرایه خطی پهلو آتش.................................................................................................. 27 -3 -2
-3 آرایه خطی سر آتش.................................................................................................... 30 -3 -2
-4 پویش تابه اصلی آرایه................................................................................................. 32 -3 -2
-5 سمتگرائی آرایه خطی................................................................................................ 35 -3 -2
-5 الف- سمتگرائی آرایه پهلو آتش........................................................................ 35 -3 -2
-5 ب- سمتگرائی آرایه سر آتش............................................................................ 37 -3 -2
-6 آرایه های مسطح........................................................................................................ 39 -3 -2
-6 الف- ضریب آرایه.................................................................................................. 40 -3 -2
-6 ب- سمتگرائی آرایه های مسطح....................................................................... 41 -3 -2
-4 پرتو سازی به روش دیجیتالی.................................................................................................... 45 -2
ز
فصل سوم:معرفی آنتنهای میکرواستریپ............................................................................................... 49
-1 تاریخچه............................................................................................................................................. 50 -3
-2 تعریف آنتن میکرواستریپ............................................................................................................ 50 -3
-3 مکانیسم تشعشع در آنتنهای میکرواستریپ............................................................................ 53 -3
-4 انواع آنتنهای میکرواستریپ....................................................................................................... 55 -3
-1 آنتنهای پچ میکرواستریپ.......................................................................................... 55 -4 -3
-2 آنتنهای دایپل میکرواستریپ..................................................................................... 56 -4 -3
-3 آنتنهای شیاردار چاپی................................................................................................. 56 -4 -3
-4 آنتنهای میکرواستریپ موج رونده............................................................................ 56 -4 -3
-5 مدلها و تکنیکهای تغذیه.............................................................................................................. 59 -3
-1 تغذیه کواکسیال............................................................................................................ 60 -5 -3
-2 تغذیه های میکرواستریپ......................................................................................... 63 -5 -3
-2 الف- تغذیه با خطوط میکرواستریپ................................................................ 64 -5 -3
-2 ب- تغذیه با تزویج مجاورتی............................................................................. 66 -5 -3
-2 پ- خط تغذیه میکرواستریپ با تزویج روزنه ای.......................................... 67 -5 -3
-6 مزایا و معایب آنتنهای میکرواستریپ........................................................................................ 70 -3
-7 بعضی از کاربردهای آنتنهای میکرواستریپ........................................................................... 72 -3
ح
-8 پچ مستطیلی................................................................................................................................... 73 -3
-1 مدلهای ریاضی پچ های میکرواستریپ مستطیلی................................................. 73 -8 -3
-2 مدل خط انتقال............................................................................................................ 74 -8 -3
-3 پارامترهای خط............................................................................................................ 76 -8 -3
-4 محاسبه ادمیتانس خودی.......................................................................................... 77 -8 -3
-5 ادمیتانس متقابل......................................................................................................... 78 -8 -3
-9 محاسن و معایب مدل خط انتقال............................................................................................. 80 -3
-10 بررسی پارامترهای مختلف پچ مستطیلی ............................................................................ 81 -3
ثیر پهنای آنتن......................................................................................................... 81 Ĥ -1 ت -10 -3
ثیر ضخامت زیر لایه.............................................................................................. 82 Ĥ -2 ت -10 -3
ثیر ضریب دی الکتریک و تانژانت تلفات زیر لایه............................................ 82 Ĥ -3 ت -10 -3
ثیر زمین محدود در آنتن میکرواستریپ.......................................................... 83 Ĥ -4 ت -10 -3
-11 فرایند طراحی آنتن پچ مستطیلی.......................................................................................... 83 -3
86.....................................................30dB فصل چهارم: طراحی آنتن آرایه فازی صفحه ای با بهره
-1 طراحی المانهای آنتن................................................................................................................... 86 -4
-1 طراحی آنتن در حالت المانهای ایزوتروپ..................................................................... 87 -1 -4
87..........................X -2 طراحی آنتن در حالت المانهای میکرواستریپ در فرکانس باند -1 -4
-2 طراحی آنتن آرایه فازی................................................................................................................ 89 -4
ط
-3 طراحی سخت افزار گیرنده.......................................................................................................... 89 -4
-4 پردازش سیگنال دریافتی از آنتن............................................................................................... 97 -4
-5 آشکارسازی هدف......................................................................................................................... 101 -4
فصل پنجم:نتایج . پیشنهادات.............................................................................................................. 108
نتیجه گیری............................................................................................................................................. 109
پیشنهادات............................................................................................................................................... 109
پیوست...................................................................................................................................................... 110
خذ.......................................................................................................................................... 120 Ĥ منابع و م
چکیده انگلیسی

روشی جدید برای طراحی تقویت کننده های پهن باند با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی

اختصاصی از سورنا فایل روشی جدید برای طراحی تقویت کننده های پهن باند با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

چکیده

در سال های اخیر توجه به مدارهای مایکروویو افزایش یافته است. در بسیاری از کاربردهای مایکروویو غالباً تقویت کننده هایی با پهنای باند وسیع مورد نیاز می باشد. یکی از مدارهایی که برای طراحی تقویت کننده های پهن باند استفاده می شود، مدار تطبیق راکتیو است. در طراحی مدارهای تطبیق راکتیو در روشی موسوم به تطبیق جبران سازی شده، مقدار قابل قبول تغییرات بهره در طول باند را مشخص می کنند و آنگاه مدارهای تطبیق ورودی و خروجی را طوری طراحی می کنند که تغییرات بهره در طول باند از مقدار تعیین شده تجاوز نکند. اگر مدار ورودی و خروجی به طور کامل در طول باند تطبیق شوند، تغییرات بهره در طول باند صفر خواهد بود اما، برای تقویت کننده های پهن باند چنین تطبیقی تقریبا غیرممکن است. دستیابی به تقویت کننده ای با پهنای باند مناسب و تغییرات کم بهره در طول باند طراحی، با تعیین مقدار مناسب المان های مدار تطبیق امکان پذیر است اما، تعیین مقدار مناسب المان ها کاری دشوار و زمانبر می باشد. بنابراین، ارائه روشی به منظور تعیین مقدار مناسب المان ها برای کاهش تغییرات بهره در طول باند طراحی با سرعتی بالا امری ضروری به نظر می رسد. هدف پایان نامه حاضر ارائه روشی جدید برای طراحی تقویت کننده های پهن باند است که علاوه بر کاهش تغییرات بهره در طول باند طراحی، سرعت طراحی را نیز افزایش می دهد. در روش جدید ارائه شده، ابتدا پارامتری به نام خطای تطبیق برای کنترل تغییرات بهره در طول باند تعریف می شود. آنگاه، رابطه ای برای محاسبه خطای تطبیق براساس المان های مقدار تطبیق و پارامترهای S ترانزیستور در فرکانس های باند طراحی استخراج می گردد. سپس به منظور بهینه سازی خطای تطبیق از الگوریتم ژنتیک و الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات استفاده می شود. به منظور بررسی کارایی روش جدید پیشنهاد شده، مدار تطبیق خروجی چندین تقویت کننده با استفاده از روش های تطبیق جبران سازی شده و روش پیشنهاد شده طراحی گردید. نتایج نشان داد زمان طراحی و خطای تطبیق به طور چشمگیری کاهش یافته اند. همچنین سرعت همگرایی الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات بسیار بهتر از الگوریتم ژنتیک بود. در نهایت به عنوان یک نمونه موردی، برای بررسی تغییرات بهره در طول باند طراحی، تقویت کننده ای با روش جدید طراحی و توسط برنامه AWR شبیه سازی شد. این شبیه سازی کارایی روش جدید و تغییرات کم بهره در طول باند را ثابت کرد.

مقدمه

در سال های اخیر توجه به مدارهای مایکروویو برای سیستم های مخابراتی افزایش یافته است و مدارهای فعال و غیرفعال مایکروویوی برای سیستم های مخابرات بیسیم به شدت پیشرفت نموده است. تقویت کننده های مایکروویو یکی از حساس ترین مدارهای فعالی است که در کاربرد سیستم ها استفاده می شود.

طراحی تقویت کننده های مایکروویو با استفاده از ترانزیستورهای اثر میدان در مدارهای مجتمع مایکروویوی یا مدارهای مجتمع مایکروویوی یکپارچه، در تمام زیر سیستم های ساخته شده برای کاربردهای بیسیم مایکروویو به طور وسیع استفاده می شود. مشخصات تقویت کننده ها به کاربرد آنها وابسته است و طراحی تقویت کننده ها با توجه به کاربرد آنها متفاوت می باشد. مثلاً یک فرستنده مخابراتی بیسیم به یک تقویت کننده رادیویی با توان خروجی زیاد نیاز دارد اما، یک گیرنده مایکروویو به تقویت کننده ای با بهره بالا نیازمند است که سیگنال دریافتی را بدون افزودن هیچ گونه نویزی تقویت نماید. مشخصات گیرنده های مایکروویو بسیار به کاربرد آنها وابسته است. مثلا ممکن است گیرنده های مخابراتی فقط به یک باند باریک اما، قابل تنظیم نیاز داشته باشند در حالی که، گیرنده های رادارهای تجاری به یک فرکانس ثابت با پهنای متوسط (متناسب با معکوس پهنای پالس) نیازمندند. به هرحال سیستم های جنگ الکترونیک و مخابرات نوری به پهنای باند زیادی نیاز دارند. پهنای باند زیاد در سیستم های جنگ الکترونیک برای اصلاح فرکانس های غیر قطعی منتشر شده و در سیستم های مخابرات فیبر نوری برای افزایش نرخ انتقال دیتا استفاده می شود.

فلسفه طراحی تقویت کننده های پهن باند، به دست آوردن بهره ای هموار در سرتاسر باند فرکانسی تعیین شده می باشد.

مشکلاتی که ممکن است در طراحی این نوع تقویت کننده ها با آنها مواجه شویم، عبارتند از:

– تغییرات IS21I و IS12I با فرکانس. به عنوان مثال، IS21I با فرکانس به نرخ 6 دسیبل بر اکتاو کاهش می یابد و IS12I با فرکانسی با همین نرخ، افزایش می یابد.

– پارامترهای پراکندگی S11 و S22 نیز، به فرکانس وابسته می باشند و تغییرات ایجاد شده در آنها در طیف گسترده ای از فرکانس ها حائز اهمیت می باشد.

– در برخی از دامنه های فرکانسی تقویت کننده پهن باند، می توان شاهد افت عدد نویز و VSWR بود.

اساساً تقویت کننده های توان پهن باند در مقایسه با تقویت کننده های توان باند باریک دارای توان راندمان افزوده کمتری تقریباً بین 8 تا 19 درصد هستند زیرا، طراحی تقویت کننده با هدف ماکزیمم کردن توان خروجی بر روی یک باند چند اکتاوی بازده را تحت تاثیر قرار می دهد.

رایج ترین و بهترین روش های مداری که برای طراحی تقویت کننده های پهن باند در تکنولوژی هایبرید و یکپارچه استفاده می شود عبارتند از:

– مدار تطبیق راکتیو

– مدار توزیعی موج متحرک

– مدار فیدبک

– مدار تطبیق تلفاتی.

این روش ها در فصل اول بررسی خواهند شد.

در طراحی مدارهای تطبیق راکتیو در روشی موسوم به تطبیق جبران سازی شده، مقدار قابل قبول تغییرات بهره در طول باند را مشخص می کنند و آنگاه مدارهای تطبیق ورودی و خروجی را طوری طراحی می کنند که تغییرات بهره در طول باند از مقدار تعیین شده تجاوز نکند. اگر مدار ورودی و خروجی به طور کامل در طول باند تطبیق شوند، تغییرات بهره در طول باند صفر خواهد بود اما، برای تقویت کننده های پهن باند چنین تطبیقی تقریباً غیرممکن است. دستیابی به تقویت کننده ای با پهنای باند مناسب و تغییرات کم بهره در طول باند طراحی، با تعیین مقدار مناسب المان های مدار تطبیق امکان پذیر است اما، تعیین مقدار مناسب المان ها کاری دشوار و زمانبر می باشد. بنابراین، ارائه روشی به منظور تعیین مقدار مناسب المان ها برای کاهش تغییرات بهره در طول باند طراحی با سرعتی بالا امری ضروری به نظر می رسد. هدف پایان نامه حاضر ارائه روشی جدید برای طراحی تقویت کننده های پهن باند است که علاوه بر کاهش تغییرات بهره در طول باند طراحی، سرعت طراحی را نیز افزایش می دهد.

تعداد صفحه : 152