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
دانلود با لینک مستقیم
