عنوان پایان‌نامه
طراحی و ساخت تقویت کننده باند X با استفاده از ترکیب فضایی توان
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2271;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58710
- تاریخ دفاع
- ۰۸ اسفند ۱۳۸۶
- دانشجو
- امیر حسین نیازی
- استاد راهنما
- رضا فرجی دانا
- چکیده
- روش های گوناگون ترکیب فضایی یا شبه نوری توان در ساخت تقویت کننده ها و نوسان سازهای مایکروویو و موج میلی متری با استفاده از عناصر نیمه هادی در دهه گذشته به سرعت توسعه یافته اند. توسعه این تقویت کننده ها با هدف جایگزینی منابع رایج مایکروویو و موج میلی متری مانند لامپ ها دنبال می شود. در این پایان نامه گزارش ساخت تقویت کننده ای پهن باند به روش ترکیب فضایی توان در باند X با استفاده از عناصر تقویت کننده مایکروویو با قیمت مناسب آمده است. ترکیب فضایی توان در ساختار موجبری نیازمند انتقال انرژی از موجبر به مدارهای تقویت کننده توان است. انتقال انرژی از موجبر به کمک تبدیل های شیپوری به محفظه ای متشکل از قطعات سینی گون صورت می گیرد. هر قطعه سینی گون دارای دو آنتن شبه یاگی صفحه ای پهن باند برای تزویج انرژی موجبر و خط انتقال به مدار تقویت کننده و بالعکس می باشد. استفاده از محفظه و دیگر قطعات فلزی در تقویت کننده به انتقال حرارت از مدار تقویت کننده به محیط همانند خنک کننده ای مفید، کمک شایان توجهی نموده است. این امر موجب رفع نیاز به نصب پنکه در کاربرد در خلاء حائز اهمیت است. رسیدن به بالاترین ضریب بازدهی ترکیب توان در پهنای باند طراحی نیازمند بالاترین تزویج انرژی موجبر و خط انتقال می باشد. از اینرو ساختار غیرفعال موجبرها، تبدیل ها، آنتن ها و چیدمان آنها و خط انتقال بدون حضور عناصر تقویت کننده با هدف رسیدن به کمترین میزان تلف بازگشتی توسط نرم افزارهای تحلیل الکترومغناطیسی ساختارهای سه بعدی بهینه سازی شده است. نتیجتاً ساختار غیر فعالی بدست آمد که با نوآوری فواصل غیریکنواخت آنتن ها، «نسبت توان انتقالی به توان تحویلی» آن نزدیک به یک می باشد. افزودن مشخصات پراکندگی عناصر تقویت کننده به ترکیب کننده فضایی از طریق ارتباط یک نرم افزار تحلیل مدارهای فعال صفحه ای به نرم افزار تحلیل الکترو مغناطیسی ساختارهای سه بعدی بدست آمده، حاکی از سطح مطلوب بهره ترکیب کننده توان می باشد. در این پایان نامه گزارشی از نتایج یک تقویت کننده باند X با روش ترکیب فضایی توان از موجبر WR90 را خواهید یافت. روش های طراحی، شبیه سازی، بهینه سازی، ساخت، اندازه گیری و همچنین تدابیر اندیشیده شده برای غلبه بر مسائل حرارتی و نوسان ها نیز توضیح داده شده اند.
- Abstract
- In this thesis, a new X-band spatial power combining amplifier using qausi-Yagi antennas is designed and reported. Nonlinear tray-spacing amplifier represents a improvement over simple placement, simultaneously exhibiting broadband performance, high power output and efficient combining capable of challenging vacuum electronics. The spatial power combiner consists of two major sections: Stack of four active trays and a pair of horn transition for power launching and receiving. Each tray uses two sets of back-to-back quasi-Yagi antennas to couple energy from waveguide mode to amplifier circuits and vice versa. The tray modules are installed on Aluminium supports in order to guarantee robust structure and improve thermal management. Modular Al-support tray architecture provides effective heat dissipation to ambient which is desirable in space applications where the ventilation is impossible because of air shortage Achieving the highest power combining efficiency urges the highest coupling energy from waveguide to transmission line. Therefore passive structure of power combiner including waveguides, horn transitions, antennas and their spacing and also transmission lines without MMIC amplifiers has been optimized to reach minimum return loss. The ratio of transmitted power to delivered power in achieved passive structure with nonlinear tray spacing is near one. Adding S-parameters of MMIC amplifiers to power combiner by interconnecting an active planar circuit analyzing software and an electromagnetic 3D structure analyzing software illustrates desired gain.
