20346

۲۰۳۴۶

طراحي و ساخت تقويت كننده توان دوهرتي ۹۰ واتي پهن باند

كارشناسي ارشد

مخابرات - ميدان و امواج

۱۳۹۴-۱۳۹۷

۱۳۹۷/۱۰/۱۱

دكتر محمد سليماني

دكتر وحيد نيري

برق

مخابرات بيسيم در چند دهه گذشته از رشد و توسعه بي نظيري بر خوردار بوده است، و انتظار نميرود كه رشدش در آينده نزديك متوقف شود. درحاليكه بازار بدنبال توان عملياتي بالاتر و توان مصرفي پايين تر است، طراحان فرستنده هاي بي سيم بايد از عهده خواسته هاي دقيق تر بر روي پهناي باند ، خطينگي و تطبيق پذيري سيستم بر آيند. پيشرفت مخابرات بيسيم براي پاسخگويي به اين خواسته ها منجر به استفاده از طرحهاي مدولاسيون پيچيده تري شده است كه شامل مدولاسيون دامنه هم ميشود. استفاده از مدولاسيون دامنه باعث افزايش نسبت توان قله به ميانگين (PAPR) سيگنال ورودي مي شود. تقويت كننده توان (PA) به عنوان بخش مهمي از فرستنده، به شدت بر راندمان توان و خطينگي تأثير ميگذارد. بنابراين، براي تقويت چنين سيگنالهايي نيازمند تقويت كننده هاي توان پر بازدهي هستيم تا بتواند سيگنال را در سطح عقبگرد از توان خروجي نيز با بازدهي بالا تقويت كند. تقويت كننده توان دوهرتي (DPA) ، به لطف بازده بالايش در محدوده وسيعي از توان خروجي، راه حل نسبتا ساده اي ارائه ميدهد كه بطور گسترده اي براي تقويت كننده هاي تواني كه با سيگنال مدوله شده دامنه سر و كار دارند بكار ميرود. از اين رو، مفاهيم اصلي تقويت كننده توان دوهرتي را شرح داده و پس از بررسي اصلاحات صورت گرفته بر روي طرح اوليه و كارهاي اخير انجام شده، تقويت كننده توان دوهرتي پهن باندي در محدوده وسيع فركانسي GHz 75/1 – 65/0 (پهناي باندي نسبي بيش از 91٪) ارائه شده است. چنين پهناي باند وسيعي به لطف استفاده از ساختار پسا تطبيق و تطبيق امپدانس پهن باند به دست آمده است. براي تأييد نتايج حاصل از شبيه سازي، تقويت كننده طراحي شده، ساخته شد و نتايج اندازه گيري تطبيق خوبي با نتايج شبيه سازي از خود نشان دادند. تقويت كننده ارائه شده پس از پياده سازي و ساخت، توان خروجي اي بيش از ۹۰ وات با بهره توان ميانگيني حدود dB ۵/۱۱ و بازدهي درين در بيشنه توان خروجي معادل (۵۶٪-۷۸٪) و بازدهي درين در dB ۶ عقبگرد از توان خروجي برابر (۴9٪-۶۰٪) را نشان مي دهد. مبدل امپدانس ربع طول موج كه عملكرد باند باريكي دارد با يك مبدل امپدانس پايين گذر مرتبه پايين جايگزين شده است. علاوه بر اين معيار جديدي براي تطبيق امپدانس پهن باند تقويت كننده هاي توان ارائه شده است.

1398/01/28

1/1/2019 12:00:00 AM

In this Thesis, design, fabrication and measurement results of a Doherty power amplifier (DPA) with a fractional bandwidth wider than 90% is reported. Post-matching architecture is used to overcome intrinsic bandwidth limitation of conventional DPAs. Instead of a conventional narrowband quarter wavelength transmission line, this method uses a postmatching network. By using this network the load impedance is converted to a lower impedance and then using a low order matching network, it is matched to the optimum load impedances of the transistor. Output matching networks of both the main and auxiliary amplifiers are designed with maximum efficiency in mind. In the frequency band of 650 MHz to 1750 MHz, measurement results of the fabricated DPA show an average saturated output power of 90 watts and a drain efficiency between 56%-78% and 41%-61% at saturation and 6dB backoff, respectively. (i.e., a fractional bandwidth of 91.6%).