خلاصه خبر: تقویت توان فرکانس رادیویی با راندمان بالا بر مبنای مدولاسیون عرض پالس

• عنوان: تقویت توان فرکانس رادیویی با راندمان بالا بر مبنای مدولاسیون عرض پالس
• ارائه‌کننده: امیر آریان
• استاد راهنما: دکتر ابومسلم جان¬نثاری
• استاد ناظر داخلی اول: دکتر عبدالرضا نبوی
• استاد ناظر داخلی دوم: دکتر سعید سعیدی
• استاد ناظر خارجی اول: دکتر محمود کمره¬ای (دانشگاه: تهران)
• استاد ناظر خارجی دوم: دکتر صمد شیخائی (دانشگاه: تهران)
• مکان: کلاس 609
• تاریخ: 98/04/23
• ساعت: 09:00

چکیده: تکنیک "تقویت توان فرکانس رادیویی بر مبنای مدولاسیون عرض پالس"، به عنوان یک راهکار بالقوه، موضوع بسیاری از مطالعات جدید در حوزه¬ی فرستنده¬های RF راندمان-بالا، طی سال¬های اخیر بوده است. در این تکنیک، سیگنال RF ورودی تقویت¬کننده توان به کمک مدولاسیون عرض پالس به یک سیگنال RF با پوش دو سطحی تبدیل می¬شود. سیگنال دو سطحی حاصل، PA را صرفاً در نواحی پر بازده آن راه¬اندازی می¬کند و بنابراین، موجب بهبود قابل ملاحظه¬ی راندمان تقویت در آن می¬شود. نسخه تقویت شده¬ی سیگنال RF ورودی، تنها با اِعمال یک فیلتر میانگذر به خروجی PA، بازیابی می¬شود. اما تبدیل پوش RF به قطاری از پالس¬های دو سطحی، منجر به ظهور چالش¬هایی ویژه در مسیر تحقق عملی این تکنیک می¬شود. این پژوهش با ارائه راهکارهایی نوین، بر کاهش برخی از این چالش¬ها متمرکز است. بدین منظور، یک مدولاتور عرض پالس جدید پیشنهاد می¬شود که با بهره¬گیری از مراجع مثلثی وِفقی، امکان بهبود مؤثرِ بازدهی ترکیب کننده توان ایزوله، در یک فرستنده PWM چند سطحی را فراهم می¬آورد. برای اولین بار، یک تحلیل جامع از همه عوامل دخیل در راندمان کلِ یک فرستنده PWM چند سطحی ارائه می¬شود. به کمک نتایج حاصل از این تحلیل¬ها، روتین¬های بهینه¬سازی راندمان متوسط فرستنده پیشنهادی، با لحاظ نمودن هر سه عامل تأثیر¬گذارِ بازدهی¬های کدینگ، ترکیب¬کننده توان و تقویت¬کننده¬های توان ارائه می¬شوند. یک فرستنده PWM بهینه، بر مبنای مدولاتور پیشنهادی در یک تکنولوژی CMOS µm 18/0 طراحی شده است. نتایج شبیه¬سازی¬های این فرستنده برای یک سیگنال WiMAX، حاکی از کارآیی مطلوب روش پیشنهادی در تقویت خطی و پربازده سیگنال¬های RF با PAPR بالا می¬باشد. در بخش دوم رساله، یک مدولاتور جدید دیگر به منظور کاهش پیچیدگی مداری و بهبود خطینگی داخل باند در فرستنده¬های مبتنی بر PWM دیجیتال، پیشنهاد می¬شود. با ارائه تحلیل¬های حوزه¬ی فرکانس نشان می¬دهیم که این مدولاتور از یک فیلتر ضد تداخل ذاتی بهره می¬برد. با بهره¬گیری از این ویژگی می¬توان تداخل طیفی در PWM دیجیتال را به میزانی قابل توجه کاهش داد که منتج به یک بازیابی کیفیت-بالا از سیگنال مطلوب داخل باند، توسط فیلتر میانگذرِ خروجی فرستنده می¬شود. آنالیز آماری خروجی مدولاتور در حوزه¬ی زمان ارائه شده ¬است. خروجی شِبه دوسطحی مدولاتور PWM پیشنهادی، امکان مصالحه بین راندمان، خطینگی و پیچیدگی فرستنده را بر مبنای اهداف طراحی فراهم می¬کند. روش پیشنهادی در قیاس با دیگر تکنیک¬های کم تداخلِ PWM دیجیتال، از یک پیچیدگی مداری پایین در هر دو بخش دیجیتال و RF فرستنده بهره می¬برد. بعلاوه، مشخصه¬ی طیفی کم تداخلش را در نرخ-های پایین¬ترِ نمونه¬برداری نیز حفظ می¬نماید. نتایج شبیه¬سازی¬های متعدد که با اندازه¬گیری¬های عملی نیز پشتیبانی شده¬اند، کارآمدی روش پیشنهادی را تأیید می¬کنند.
کلمات کلیدی: فرستنده¬های RF راندمان بالا، تقویت¬کننده توان، مدولاسیون عرض پالس، بازدهی کدینگ، شبه دو سطحی، تداخل طیفی، رنج دینامیکی