عنوان پایان‌نامه
طراحی ‘شبیه سازی و ساخت یک تقویت کننده توان باند وسیع با روش ترکیب فضایی توان در ساختارکابل هم محور
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1899;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49104
- تاریخ دفاع
- ۱۷ خرداد ۱۳۹۰
- دانشجو
- هادی جوادی بخش
- استاد راهنما
- رضا فرجی دانا
- چکیده
- قطعات حالت¬جامد نسبت به لامپ¬ها به رغم برتری¬های عملکردی چون پهنای باند، نویز، خطی بودن، هزینه، طول عمر و ...، در باند مایکروویو توان تولیدی محدودی دارند و روش موثر ترکیب توان تعداد قابل توجهی از آنها برای تحقق تقویت¬کننده توان¬بالا، روش ترکیب فضایی است. در این پایان¬نامه با هدف اغنای صنایع داخلی، ساخت یک سیستم مرکب از 20 قطعه یک واتی مایکروویو بر روی بوردهای خط باله¬ای دورو در پیکربندی موجبر هم¬محور ارائه می¬شود. اندازه¬گیری¬ها در سیستم از بهره، توان خروجی موج پیوسته و راندمان توان افزوده به ترتیب dB 17، 15 وات و 17% به طور میانگین در پهنای باند وسیع GHz 18-6 با ریپل کمتر از dB 3 حکایت دارد. تحلیل و برآورد مشخصات خوب نویزی و خطی، بررسی و شبیه¬سازی حرارتی و تخمین طول عمر، و تنزل مقبول توان خروجی ناشی از خرابی محتمل قطعات سیستم نیز در متن آمده است. یک نمونه غیر فعال نیز با هدف ارزیابی پاسخ فرکانسی شبکه تقسیم یا ترکیب سیستم، طراحی، شبیه¬سازی و ساخته شده است. بخش¬های اصلی این شبکه، یعنی مبدل هم¬محور و بورد خط باله¬ای دورو، بر اساس الگوی بهینه کلوفنشتاین طراحی و با نرم¬افزار HFSS شبیه¬سازی شده است. به علاوه بالون خط باله¬ای به ریزنوار بورد و تشدیدهای خارج از باند ساختار نیز مورد بحث قرار گرفته است.
- Abstract
- Solid-state devices, in spite of their supreme performance, offer limited microwave power compared to vacuum electronic tubes, urging to use coherent power combining platforms. To combine the output power of a large quantity of MMIC amplifiers efficiently, spatial power combining techniques have been evolved notably in the recent two decades. To meet the increasing industrial demands in this domain, in this thesis, a wide-band coaxial spatial power combining system consisting of twenty 1-Watt elements is used to achieve a rather high power microwave amplifier in the frequency band of 6-18 GHz. In this system, antipodal finline trays have been employed in an oversized coaxial waveguide configuration that is known as an ultra-broadband low loss environment compatible with the commercial MMICs. The average gain, CW output power and power-added efficiency of the system are measured as 17 dB, 15 Watts and %17, respectively in the desired frequency band of 6 to 18 GHz with ripples of less than 3 dB. In the design procedure, first the passive structure is fabricated and tested to investigate the frequency response of the spatial combining network. Its main components, i.e. the coaxial adapter and the antipodal finline boards, are synthesized using Klopfenstein’s optimum impedance taper, and simulated by Ansoft HFSS. In the electromagnetic modeling of the system, the broadband finline to microstrip balun and the out-of-band resonances are also addressed. Due to the importance of the system thermal management, the thermal analysis and simulation are performed to determine the proper heat-sink specifications and to estimate the long life time of the devices. Moreover, the reliability of the system is demonstrated as graceful degradation due to the failure of devices. Other benefits of the combining system such as the affordability, good linearity and noise characteristics are also presented in the thesis.
