Επιβλέπων Καθηγητής : Δρ. Σ. Τσίτσος Σπουδάστρια : Μποζίνου Ζαφειρούλα, ΑΕΜ: 1909 Σέρρες, Ιούλιος 2014 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΣΕΡΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΩΝ

Οι μικροκυματικοί διαιρέτες ισχύος:  Είναι διατάξεις που χρησιμοποιούνται για την κατανομή ισχύος από μία θύρα εισόδου σε διάφορες θύρες εξόδου.  Μπορούν να εκτελέσουν και τη λειτουργία της σύνθεσης σημάτων, λαμβάνοντας διάφορα σήματα και συνθέτοντάς τα σε ένα.  Μπορούν να είναι συμμετρικές ή ασύμμετρες διατάξεις, να έχουν οποιοδήποτε πλήθος απομονωμένων ή μη απομονωμένων εξόδων και να παρέχουν ίση ή άνιση κατανομή της ισχύος.  Χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία μικροκυμάτων σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως στο σχεδιασμό δικτύων διανομής για συστοιχίες κεραιών, σε μικροκυματικούς ενισχυτές και ταλαντωτές, καθώς και σε ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα υψηλής ταχύτητας.

Μεταβολή του πλάτους ως συνάρτηση της κανονικοποιημένης χαρακτηριστικής αγωγιμότητας του cross-stub.

Ο συγκεκριμένος διαιρέτης ενσωματώνει δύο χαμηλοπερατά φίλτρα στις γραμμές εξόδου του. Συνεπώς, θα πρέπει αρχικά να σχεδιαστούν τα φίλτρα αυτά. Επιλέγουμε απόκριση Chebyshev 5 ης τάξης και σχεδιάζουμε πρώτα το φίλτρο με διακριτά στοιχεία. Επιλέγουμε: επιθυμητή συχνότητα αποκοπής του φίλτρου την f c =1 GHz επιθυμητή κυμάτωση στη ζώνης διέλευσης την A max =0,5 dB χαρακτηριστική αντίσταση του συστήματος την Ζ o =50 Ω

Επιλέγουμε: γραμμές υψηλής αντίστασης z 0high =130 Ω (πηνία) γραμμές χαμηλής αντίστασης z 0low =20 Ω (πυκνωτές)

Χαμηλοπερατό φίλτρο Chebyshev 5 ης τάξης με γραμμές μεταφοράς.

Για την καταστολή της 3 η ς αρμονικής (n=3), υπολογίζουμε τη χαρακτηριστική αντίσταση και το μήκος του cross-stub:

Συναρτήσεις βελτιστοποίησης του ADS Αρχικές τιμές. Τελικές τιμές μετά την βελτιστοποίηση. Συνάρτηση βελτιστοποίησης Στόχοι της βελτιστοποίησης

 Η αρμονική συχνότητα στα 2,4 GHz έχει εξαλειφθεί.  Καλή προσαρμογή σε κάθε θύρα Εφόσον οι τιμές των παραμέτρων σκέδασης σε καθαρό αριθμό, τείνουν στο μηδέν, σημαίνει ότι σε κάθε θύρα επιστρέφει σήμα πολύ χαμηλής ισχύος. Άρα επιτυγχάνεται καλή προσαρμογή σε κάθε θύρα.  Μεγάλος βαθμός απομόνωσης μεταξύ των δύο εξόδων του διαιρέτη Συνεπώς, το ποσό της ισχύος που ρέει μεταξύ των θυρών 2 και 3 είναι πολύ μικρό και επομένως υπάρχει μεγάλη απομόνωση μεταξύ των θυρών εξόδου του διαιρέτη.

Για την καταστολή της 4 η ς αρμονικής (n=4), υπολογίζουμε τη χαρακτηριστική αντίσταση και το μήκος του cross-stub:

Συναρτήσεις βελτιστοποίησης του ADS Αρχικές τιμές. Τελικές τιμές μετά την βελτιστοποίηση. Συνάρτηση βελτιστοποίησης Στόχοι της βελτιστοποίησης

 Oι αρμονικές συχνότητες στα 2,4 GHz και στα 4,1 GHz έχουν εξαλειφθεί  Στο διάγραμμα της παραμέτρου S 32 εμφανίζεται μία επιπλέον αρμονική κοντά στα 5 GHz

Για την καταστολή της 5 η ς αρμονικής (n=5), υπολογίζουμε τη χαρακτηριστική αντίσταση και το μήκος του cross-stub:

Συναρτήσεις βελτιστοποίησης του ADS Αρχικές τιμές. Τελικές τιμές μετά την βελτιστοποίηση. Συνάρτηση βελτιστοποίησης Στόχοι της βελτιστοποίησης

 Οι αρμονικές συχνότητες στα 2,4 GHz και στα 4,1 GHz έχουν εξαλειφθεί  Στο διάγραμμα της παραμέτρου S 32 εμφανίζονται δύο επιπλέον αρμονικές, στα 5 GHz.και 5,2 GHz

Υποπρόγραμμα LineCalc Διηλεκτρική σταθερά H (ύψος υποστρώματος) T (ύψος μεταλλικού αγωγού) Cond (αγωγιμότητα χαλκού) TanD (διηλεκτρικές απώλειες) Freq (συχνότητα υπολογισμού ) 9,62,54 mm0,04 mm5,813e7 mm0,002 mm1 GHz Παράμετροι διηλεκτρικού υποστρώματος μικροταινιακών γραμμών

Διαστάσεις μικροταινιακών γραμμών του διαιρέτη

 Είναι εφικτός ο σχεδιασμός μικροκυματικού διαιρέτη ισχύος με ενσωματωμένο χαμηλοπερατό φίλτρο για την καταστολή αρμονικών.  Οι εξισώσεις σχεδιασμού του διαιρέτη δεν οδηγούν άμεσα σε διατάξεις που καταστέλλουν ικανοποιητικά τις αρμονικές συχνότητες.  Απαιτείται σημαντική βελτιστοποίηση των διατάξεων για την επίτευξη της καταστολής των αρμονικών συχνοτήτων.  Παρά τις βελτιστοποιήσεις, σε κάποιες περιπτώσεις εμφανίζεται κάποια αρμονική συχνότητα αν και είναι μερικώς κατεσταλμένη.  Οι διατάξεις φυσικής τοποθέτησης (layout) που προκύπτουν, είναι σχεδόν πανομοιότυπες για τις περιπτώσεις των διαιρετών με καταστολή της 3 ης (n=3) και 4 ης (n=4) αρμονικής. Περισσότερο συμπαγής, με μικρότερες διαστάσεις, προκύπτει ο διαιρέτης με καταστολή της 5 ης (n=5) αρμονικής.