تحلیل غیرخطی و خطی سازی تقویت کننده های توان

چکیده رساله/پایان نامه:  سیستم های مخابراتی جدید مانند w-cdma، wimax یا lte از سیگنال های با پوش متغیر یا روش های مدولاسیون با طیف کارآمد استفاده می کنند. این شبکه ها به تقویت کننده های توان خطی با بازدهی کم و اعوجاج پایین نیاز دارند. تقویت کننده توان یک عنصر مهم در سیستم های مخابراتی بیسیم محسوب می شود. طراحی یک تقویت کننده توان با گین، خطینگی و راندمان مناسب یک چالش محسوب می شود. خطینگی برای اجتناب از ایجاد تداخل در کانال های دیگر لازم است و راندمان بالا نیز طول عمر باتری را بیشتر می کند. بهره نیز برای اجتناب از استفاده از چند طبقه ی پشت سر هم مهم می باشد. بیشتر تقویت کننده های توان ارائه شده از ساختار سورس مشترک استفاده کرده که گین توان بالا داشته اما خطینگی مناسبی ندارد. برای بهبود خطینگی، تقویت کننده در ناحیه back off استفاده شده یا تکنیک های پیشرفته مانند روش های pre-distortion استفاده می شود. اگر چه طراحی ها و آنالیزهای مختلفی برای تقویت کننده های توان سورس مشترک وجود دارد اما تقویت کننده توان درین مشترک به ندرت آنالیز شده است. در این پایان نامه کارشناسی ارشد، یک تقویت کننده توان درین مشترک با مدار تطبیق مناسب و آنالیز پارامتر s آن ارائه شده است. به صورت ریاضی نشان داده شده است که این تقویت کننده توان درین مشترک، توانایی داشتن کارآیی بالا (گین توان، پایداری و راندمان مناسب) به همراه خطینگی مناسب به علت وابستگی کم گین توان به gm را دارد. فرکانس کاری این تقویت کننده و ملاحظات طراحی این ساختار نیز بررسی شده است. یک نمونه تقویت کننده توان درین مشترک با تغذیه 1.5v با تکنولوژی 0.13um cmos شبیه سازی شده و نشان داده شده است که این ساختار گین توان 11db و توان خروجی بیشتر از 14dbm و ماکسیمم pae بیشتر از 54% دارد. علاوه بر آنالیز این ساختار، یک تقویت کننده توان در باند فرکانسی uwb با این ساختار آنالیز شده است. شبیه سازی post-layout با ولتاژ تغذیه 1.2v و تکنولوژی 0.13um cmos در تمام گوشه ها نشان می دهد که این pa می تواند گین توان برابر 19db، میانگین p1db برابر -4.5dbm، توان خروجی بیشتر از 15db و pae در p1db بیشتر از 20% در باند فرکانسی وسیع 3.1-6.5 گیگاهرتز داشته باشد