Amplificatoare de microunde de banda ingusta

Amplificatoare de microunde
de banda ingusta

Desfasurarea lucrarii

1.Se va proiecta un amplificator de banda ingusta cu un tranzistor , avand urmatoarea

specificatie:

a) amplificarea de transfer GT = 10 dB

b) frecventa nominala f =12,5 GHz

c) impedanta sistemului Z

d) tehnologia de realizare: microstrip , pe substrat de alumina 96% cu grosimea

H = 0,635 mm , metalizat_ cu aur , grosimea metalizarii 9 μm ,distanta dintre substrat

si ecranul superior HU = 10 mm

Alegerea tranzistoarelor :

a) F101704B Gmax = 10.04 db      Mu=0.19

Castig (la frecventa nominala 12.5 GHz) : 10 dB

Domeniu de stabilitate : 9-17 GHz

b) F130363A Gmax=11.13 db      Mu=0.16 db

Castig (12.5 G ) : 11.3 dB

Domeniu de stabilitate : 11-18 GHz

c) F261005B Gmax=10.71 db Mu=1.03 db

d) F265505b Gmax=10.17 db Mu=0.99db

Castig=10.17dB;

Domeniu de stabilitate: 9-18GHz;

Se poate observa ca tranzistorul ales indeplineste conditiile de stabilitate si de castig la fercventa de lucru.

II ) Proiectarea circuitului de decuplare a polarizarii

Proiectarea se face cu doua tronsoane de lungime λ/4 care sunt menite sa separe calea de semnal de calea de alimentare furnizand o impedanta mare de intrare care pusa in parallel cu linia de transmisie sa nu o perturbe :

Se proiecteaza cele doua linii , una de impedanta mai mare decat Z₀=50Ω. Se aleg impedantele liniilor la limitele tehnologice ale tehnologiei microstrip : Z_c1=10 Ω si Z_c2=80 Ω,

w=0.2mm cu butonul analyse rezulta Zo=79.5265 Ω
Z0=10 Ω cu butonul sintesys rezulta w=676264 mm
Zo=50 cu sintesys rezulta w=0.6531 mm

In final circuitul va fi :

Se completeaza schema de principiu , conectand la intrarea si la iesirea tranzistorului circuitele de polarizare si se analizeaza factorul de stabilitate al noii structuri astfel obtinute

O analiza in frecventa a circuitului de mai sus :

Confirma ca la frecventa de lucru tranzistorul are un castig mai mare de 10dB, iar domeniul de stabilitate este imbunatatit de circuitul de polarizare ( rezistorul fiind menit sa asigure stabilitatea tranzistorului si in afara domeniului de lucru ).

III) Circuite de adaptare :

Circuitele de adaptare vor formate din linii derivatie , iar adaptarea va fi facuta pentru transfer maxim de putere deci pe complex conjugatele Γ_s si Γ_g care sunt cunoscute.

Generator : Sarcina:



Se obtin lungimile electrice pentru cele doua tronsoane:

L1_g=135 deg (scurt) L1_s= 42.5deg

L2_g=113.6 deg (gol) L2_s= 66.7deg

Cele doua circuite de adaptare vor fi:

Spre generator:       Spre sarcina:

Schema completa a trenzistorului cu circuitele de adaptare si cele de polarizare :

Analiza in frecventa a circuitului se va face pentru determinarea parametrilor S la portile noii structuri:

S11=-36.98 db
S12 =-18.00 db
S21=10.03 db
S22=-34.76 db

Se editeaza schema de principiu finala , utilizand tronsoane de linie microstrip , care se proiecteaza cu ajutorul optiunii "TRL - Microstrip Single" din meniul "Circuit".

Se adauga la intrarea si la iesirea amplificatorului cate un condensator de blocare a componentei continue CB = 1pF (Vendor). Se analizeaza din nou si se noteaza parametrii amplificatorului la frecventa nominal

Se compara cu rezultatele obtinute la amplificatorul cu linii ideale

S11=-38.04 db
S12= -18.05 db
S21= 9.98 db
S22=-33.25 db

Circuitul in TRL cu condesator de 1 pf la intrare

Analiza stabilitatii amplificatorului de banda ingusta va da :

Se observa ca amplificatorul este stabil in tot domeniul de analiza, iar castigul la frecventa de lucru este : 8.57 dB