Σχεδίαση Και Κατασκευή Μικροκυματικού Ενισχυτή Ισχύος Στερεάς Κατάστασης 200w Στα 2.38ghz.

Abstract

Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας αυτής ήταν η μελέτη, σχεδίαση και υλοποίηση ενός μικροκυματικού ενισχυτή στερεάς κατάστασης, ισχύος 200Watt κατ' ελάχιστον, στη συχνότητα των 2.380GHz, με χρήση της τεχνολογίας αρσενικούχου γαλλίου (Gallium Arsenide technology - GaAs). Το σκέλος έρευνας περιείχε την εκτενή αναζήτηση μεταξύ των κατασκευαστών GaAs τρανζίστορ εκείνων που θα έδιναν στη ζητούμενη φέρουσα συχνότητα την απαιτούμενη ισχύ, ύψους +53dBm τουλάχιστον. Με την ολοκλήρωση της αναζήτησης προτάθηκε μια αλυσιδωτή σύνδεση τριών ενεργών μικροκυματικών GaAs συσκευών, η οποία έγινε αποδεκτή, προς περαιτέρω συνέχιση της σχεδίασης. Η αλυσίδα αυτή σχεδιάστηκε ώστε να λαμβάνει σήμα συχνότητας 2.380GHz, στάθμης μερικών milliwatt, και να το ενισχύει στην επιθυμητή έξοδο.Ακολούθως έγινε σχεδίαση της ενισχυτικής διάταξης με χρήση γραμμικών μοντέλων των συγκεκριμένων τρανζίστορ, με τη βοήθεια του σχεδιαστικού πακέτου ADS2002A της Agilent Technologies. Η κάθε βαθμίδα προσαρμόστηκε σε 50Ω σύστημα και ακολούθως έγινε η συνολική διασύνδεση της αλυσίδας. Επίσης σχεδιάστηκαν και προσομοιώθηκαν οι διαιρέτες-συζεύκτες ισχύος που απαιτήθηκαν για τη διαίρεση της εξόδου του δεύτερου σταδίου προς οδήγηση των συσκευών του τρίτου σταδίου και την κατόπιν επανασύζευξη της ισχύος για την έξοδο. Όλη η σχεδίαση έγινε με χρήση μικροταινιακής τεχνολογίας.Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του RF τμήματος της σχεδίασης έγινε μελέτη των τροφοδοσιών των ενεργών συσκευών της διάταξης. Περιγράφονται τα κυκλώματα που απαιτούνται για την ορθή παροχή των ρευμάτων πόλωσης στα τρανζίστορ και προτείνεται ένας τύπος ρυθμιζόμενων τροφοδοσιών, ικανός να παρέχει τις απαιτούμενες τάσεις στις πύλες και τις υποδοχές των μικροκυματικών FET. Επίσης επισημαίνονται οι ιδιαιτερότητες που παρουσιάζουν τα GaAs FET στον τομέα της DC τροφοδοσίας τους, σημείο που κάθε σχεδιαστής πρέπει να δίνει ιδιαίτερη προσοχή. Στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο ενισχυτής που υλοποιήθηκε στο Εργαστήριο Μικροκυμάτων και Οπτικών Ινών. Περιλαμβάνεται περιγραφή της διαδικασίας κατασκευής, περιγραφή της διαδικασίας των τελικών ρυθμίσεων, παρουσίαση των μετρήσεων που ελήφθησαν καθώς και εικόνες από την κατασκευή. Επίσης επισημαίνονται κάποιες τροποποιήσεις επί των αρχικών σχεδίων του ενισχυτή, που έγιναν στην τελική υλοποίηση και γίνονται συγκρίσεις μεταξύ των θεωρητικών και πειραματικών αποτελεσμάτων.