9926

9926

طراحي و ساخت پيوننده خط شاخه‌اي دوبانده با استفاده از خطوط امپدانس پله‌اي

درجه كارشناسي ارشد

مهندسي برق گرايش مخابرات ميدان

اسفند ماه 1390

اسفند ماه 1390

دكتر محمد خلج امير حسيني

چكيده پيوننده‌هاي جهتي مانند پيوننده خط شاخه‌اي، پيوننده خط پيونيده، پيوننده لانژ و پيوننده‌ حلقوي داراي كاربردهاي متعددي در طيف فركانس ميكروويو مي‌باشند، مانند تقسيم‌كننده توان، تركيب‌كننده توان، تغيير دهنده فاز، آميزانه متوازن (ميكسر)، تقويت كننده متوازن، تضعيف‌كننده، آشكارساز فركانس، فيلتر جهتي، دي پلكسر، مالتي‌پلكسر، سيستم تغذيه آنتن آرايه‌اي، ترانسفورماتور امپدانس و غيره. به علت حجم كم، سبكي، ارزاني، سهولت ساخت، قابليت توليد انبوه و كاربرد مدارات ميكرواستريپ، ابزارهاي سابق الذكر را مي‌توان براي ميكرواستريپ و استريپ لاين ساخته و توليد كرد‌. محدوده امپدانس قابل تحقق ميكرواستريپ به جنس دي‌الكتريك و ضخامت زير لايه و فركانس عمل بستگي دارد‌. اين برد محدود امپدانس باعث محدوديت طراحي قطعات خطوط ميكرواستريپ براي مدارات ميلي‌متري و مدارات مجتمع ميكروويو (MIC) و مدارات مجتمع يكپارچه ميكروويو (MMIC) مي‌شود‌. تقسيم كننده‌هاي توان (تركيب كننده‌هاي توان) قطعات ميكروويو پسيوي مي‌باشند كه براي تقسيم و يا تركيب توان بكار مي‌روند‌. در تقسيم كننده توان سيگنال ورودي بوسيله كوپلر به دو (يا تعداد بيشتري) سيگنال با توان كمتر تقسيم مي‌شود. كوپلر ممكن است قطعه‌اي سه پورتي با تلفات يا بدون تلفات باشد يا ممكن است قطعه‌اي چهار پورتي باشد. شبكه‌هاي سه پورتي به صورت پيوند T مي‌باشند در حالي كه شبكه‌هاي چهار پورتي به صورت كوپلرهاي جهتي و هيبريد مي‌باشند. تقسيم كننده‌هاي توان معمولا متقارن هستند كه توان ورودي را نصف مي‌كنند ( 3db power divider )، اما تقسيم كننده‌هاي توان نا‌متقارن نيز وجود دارند. كوپلرهاي جهتي مي‌توانند براي تقسيم توان نامتقارن طراحي شوند، در حالي كه پيوننده‌هاي هيبريد معمولا تقسيم توان متقارن دارند. پيوننده‌هاي هيبريد داراي 90 درجه ( quadrature ) يا 180 درجه ( magic T ) اختلاف فاز بين پورت‌هاي خروجي هستند. هيبريدهاي ربع موج كوپلر‌هاي جهتي db 3 با 90 درجه اختلاف فاز بين بازوهاي خروجي مستقيم و كوپل شده مي باشند. اين نوع از هيبريد‌ها اغلب بر روي خطوط ميكرواستريپ يا استريپ ساخته مي‌شوند و اغلب پيوننده خط شاخه‌اي ناميده مي‌شوند. در اينجا ما ابتدا خطوط ميكرواستريپ را مورد مطالعه قرار خواهيم داد و سپس در فصل دوم ابتدا نوع متعارف پيوننده خط شاخه‌اي را بررسي مي‌كنيم و سپس سير تكامل اين نوع از پيوننده‌ها را مورد مطالعه قرار خواهيم داد و چند نمونه از تكنيك‌هاي مورد استفاده براي دوبانده كردن را بيان خواهيم نمود. در فصل سوم ساختار مورد نظر خود را ارائه خواهيم داد و روابط رياضي مورد نياز براي طراحي را بدست خواهيم آورد و در نهايت نمودارهاي طراحي را با استفاده از روابط رياضي بدست آمده براي درك بهتر عملكرد آن ارائه خواهيم داد و از اين منحني‌ها براي مقايسه طراحي خود با ساير مراجع استفاده خواهيم نمود. در فصل چهارم دو نمونه از پيوننده مورد نظر را طراحي و شبيه‌سازي خواهيم نمود و سپس براي مقايسه نتايج حاصل از ساخت اين دو پيوننده را با نتايج شبيه‌سازي مقايسه خواهيم كرد. واژه‌هاي كليدي: پيوننده خط شاخه‌اي، كوپلر، دوبانده، ميكرواستريپ