عنوان پایان‌نامه
طراحی وشبیه سازی و ساخت یک نمونه دو برابر کننده فرکانسی باند X با استفاده از ترکیب فضایی توان
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1531;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40463
- تاریخ دفاع
- ۱۰ اسفند ۱۳۸۷
- دانشجو
- محسن فرمهینی فراهانی
- استاد راهنما
- رضا فرجی دانا
- چکیده
- این پایان نامه کار طراحی و ساخت یک دوبرابر کننده فرکانس-تقویت کننده توان را مد نظر قرار می دهد. این ساختار با استفاده از روش ترکیب فضایی توان در موجبر مستطیلی پیاده سازی شده است. بررسی جامعی بر روی ساختارهای ترکیب کننده فضایی توان در موجبر مستطیلی و هم-محور انجام شده است و نتیجه آن به صورت روشی گام به گام برای طراحی و شبیه سازی این ساختارها با معماری سینی گون ارائه گردیده است. با توجه به این بررسی ها، یک ساختار اصلاح شده در موجبر مستطیلی برای ترکیب توان خروجی دوبرابر کننده ها انتخاب شده است. این ساختار دارای معماری سینی گون با آنتن های شکافی باریک شونده است. باند پایین GHz 6-4 و باند بالا GHz 12-8 انتخاب شده و برای اتصال مکانیکی موجبرهای دو باند از یک ساختار جدید شیپوری شکل استفاده شده تا امکان قرار دادن تعداد بیشتری سینی فراهم شود. چهار سینی درون موجبر قرار گرفته است که در طرف باند پایین آنها دو دوبرابر کننده فرکانس فعال تعبیه شده است. همچنین برای دستیابی به توان بیشتر در خروجی، چهار تقویت کننده توان نیز روی هر سینی قرار گرفته است. این تقویت کننده ها توسط دوبرابر کننده های فرکانس تحریک شده و توان خروجی مناسبی را فراهم می سازند. پس از انتخاب طرح اولیه، طراحی و ساختِ ساختارهای غیرفعال و فعال مایکروویو، بخش ساختار مکانیکی، انتقال حرارتی و منبع تغذیه سیستم انجام گرفت. در نهایت نیز دوبرابر کننده-تقویت کننده-ترکیب کننده ساخته شده مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج اندازه گیری مطلوب و در تطابق نسبی با نتایج شبیه سازی است. از آن جمله دستیابی به توان متوسط 12 وات در باند GHz5/12-8 با ریپل dB 3، بهره تبدیل کل dB 23 و بازدهی ترکیبی متوسط 62% قابل توجه است. این نتایج قابل مقایسه با مراجع موجود و در مواردی بهتر هستند.
- Abstract
- The goal of this thesis is the design and fabrication of a frequency doubler-power amplifier. This structure has been implemented using spatial power combining technique in rectangular waveguide. A comprehensive investigation of spatial power combiners in rectangular and coaxial waveguides is performed. The investigation has resulted in a step by step approach for design and simulation of the structures with tray architecture. In addition, it has provided the necessary background for the design of low and high frequency parts of the frequency doubler structure. Following these studies, several possible schemes, suitable for frequency multiplying and spatial combining have been suggested and then examined. Among the suggested schemes, a modified design in rectangular waveguide is selected. This design employs the tray architecture with tapered slot antenna array. Low and high frequency bands are selected to be 4-6 GHz and 8-12 GHz, respectively. A smooth, horn shape transition has been utilized to connect rectangular waveguides of low and high frequency bands. Therefore, more trays can be embedded inside the structure. The initial design involves four trays inside a rectangular waveguide. Two active frequency doublers are embedded in the low frequency section of the tray and four power amplifiers are added to each tray in order to increase the total output power. These amplifiers are derived by frequency doublers to provide the required output power. The initial scheme has been developed to final design and then all modules including trays, mechanical structure and power and control boards are fabricated. Measurements show a good agreement with simulations. Among them, obtaining 12 watts average output power in 8-12.5 GHz with 3dB ripple, 23 dB conversion gain, and average combining efficiency of 56% throughout the band can be mentioned.
