عنوان پایان‌نامه
طراحی یک سیستم ترکیب فضایی توان در تشدیدکننده استوانه‌ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2254;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58387
- تاریخ دفاع
- ۰۶ خرداد ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمد لطیفی نمین
- استاد راهنما
- محمود محمدطاهری, محمود شاه آبادی
- چکیده
- در این پژوهش به طراحی و پیاده‌سازی ترکیب‌کننده توانی پرداخته شده است که علاوه بر حل نمودن مشکل افزایش دمای عناصر فعال، با حفظ سطح توان خروجی، پیچیدگی پیاده‌سازی و حجم و وزن را نسبت به ترکیب‌کننده‌های توان موجود، کاهش می‌دهد. ترکیب‌کننده معرفی شده دارای تشدیدکننده‌ای است که تجزیه و تحلیل آن برای هر دو حالت با پهنای باند کم و زیاد به روش تحلیلی انجام‌پذیر است. در ساختار ترکیب‌کننده پیشنهاد شده، مدار تقسیم‌کننده ورودی و تقویت‌کننده‌ها بر روی یک زیرلایه پیاده‌سازی می‌شوند، در حالی که عمل ترکیب توان خروجی در داخل یک تشدیدکننده استوانه‌ای انجام می‌پذیرد. با توجه به ضریب کیفیت بالای تشدیدکننده استوانه‌ای، تلف ترکیب توان خروجی نسبت به ساختارهای موجود به مراتب کمتر خواهد بود. در این پایان‌نامه، ترکیب‌کننده توان مزبور در فرکانس مرکزی 10 GHz طراحی و پیاده‌سازی شده است. در اینجا، ابتدا مقدمه‌ای بر ترکیب‌کننده‌های توان ارائه شده است. در این مقدمه، ترکیب‌کننده‌های توان به انواع تشدیدی و غیرتشدیدی دسته‌بندی خواهند شد. سپس به طور خاص، ترکیب‌کننده‌های تشدیدی مورد بررسی قرار گرفته‌اند و مشکلات مربوط به این گونه ترکیب‌کننده‌ها تشریح شده است. در مرحله بعد، مقایسه‌های لازم جهت انتخاب تشدیدکننده مورد نیاز در خروجی مطرح خواهد شد. پس از انتخاب نوع تشدیدکننده، سایر بخش‌های ترکیب‌کننده، شامل دو بخش غیرفعال که خود از یک طبقه تقسیم‌کننده و یک طبقه ترکیب‌کننده تشکیل می‌گردد و بخش فعال که طبقه تقویت‌کننده می‌باشد، آنالیز و طراحی خواهند شد. در پایان طراحی، تمام قسمت‌ها در تعامل با یکدیگر قرار داده شده‌اند و با در نظر گرفتن ملاحظات ساخت، شبیه‌سازی‌های لازم انجام شده است. طراحی ترکیب‌کننده پیشنهادی با استفاده از دو نوع تقویت‌کننده، یکی با توان پایین و دیگری با توان متوسط، انجام شده است. علاوه بر این، نحوه طراحی ساختار به منظور دست یافتن به عملکرد پهن‌باند نیز بیان گردیده است. در نهایت، مراحل ساخت تشدیدکننده استوانه‌ای و مدارهای فعال و غیرفعال متصل به آن تشریح خواهد شد و در پایان، نتایج اندازه‌گیری‌های انجام شده که مؤید کارایی پیش‌بینی شده برای ترکیب‌کننده پیشنهادی هستند، ارائه خواهند شد.
- Abstract
- This research is devoted to the design and implementation of a power combiner which resolves the overheating problem of active elements, while maintaining the required output power level. In comparison to the existing power combiners, the introduced power combiner shows reduced complexity, dimensions, and weight. The power combiner consists of a resonator which can be analyzed analytically for both narrow-band and wide-band operation. In the introduced system, the input power divider along with the amplifier circuits have been implemented on a common substrate, whereas output power combining takes place in a cylindrical resonator. Because of the high quality factor of cylindrical resonators, the output power combining loss is considerably less than that of the existing structures. In this thesis, the aforementioned power combiner has been designed and implemented at a central frequency of 10 GHz. For this purpose, first, an introduction to various power combiners is presented. In this brief introduction, power combiners have been subdivided into two types, namely resonant and non-resonant ones. Afterwards, resonant type power combiners have been investigated in details and their disadvantages are listed. After comparing different resonators, the appropriate resonator type for output power combining has been selected. After selecting the type of resonator, other parts of the power combiner, i.e., the passive part which consists of the input divider and the output combiner as well as the active part consisting of the amplifiers, has been analyzed and designed. At the end of the design procedure, different parts will be interconnected and simulations will be carried out after considering fabrication constraints. The design of the proposed power combiner has been performed using two types of amplifiers: one with a low output power level and one with a medium output power level. Furthermore, the design procedure for achieving wide-band operation has been introduced. Finally, details on implementation of the cylindrical resonator, active and passive circuits have been reported. At the end, measurement results verifying the estimated characteristics of the proposed structure have been presented.
