مبانی طراحی خوب EMC/EMI

به منظور طراحی ایده آل EMC-EMI باید شرایط واقعا ایده آل باشند به صورتی که در زیر نوشته ام. ولی به هر حال در عمل هیچ چیز ایده آل نیست. 

1. همه چیز را درون جعبه های MU-METAL با آبکاری طلا قرار دهید. 

2. در و جعبه باید به خوبی به هم وصل شده باشند. اگر می توانید آن ها را به هم جوش دهید. برای صرفه جویی و با توجه به اهداف اقتصادی می توانید هر دو اینچ و یا هر 1/4 طول موج را (هر کدام که کوچکتر بودند) جوش بدهید. توجه داشته باشید که جوش دادن حالت ایده آل است. ولی در عمل با گذاشتن پیچ مناسب در همین فواصل می توانید به خوبی انجام دهید. ولی بنابراین به خوبی EMC-EMI رعایت نمی شود. 

3. از هیچ دستگاه الکتریکی ای استفاده نکنید. به جای آن از بخار استفاده کنید.

4. هیچ طراحی ای انجام ندهید که با سیم به جای دیگر متصل شده باشد. از سیگنال های مخابراتی، هیدرولیک، یا طناب استفاده کنید. اگر مجبورید از الکتریسیته استفاده کنید همه چیز را به زمین متصل کنید. حتی خطوط سیگنال را. 

5. بر روی همه چیز فریت قرار دهید. حتی بر روی سیم ها. هر چه بزرگتر بهتر. 

6. از موتورها استفاده نکنید، یک موش بر روی قفس چرخان گذاشته تا بدود و آن را بچرخاند، خود موش را به زمین متصل کنید. پس نمی توانید از نویز موتورهای الکتریکی و تغذیه ها سوئیچینگ کاملا خلاص شوید. 

7. از دریچه های تهویه استفاده نکنید. باعث فرار سیگنال های RF می شوند. 

8. همه چیز را به محکمی به صفحه زمین متصل کنید. حتی قطعات قابل حمل را. 

9. نوارهای مسی یا آلومینیومی خوب نیستند. از بلوک های طلا استفاده کنید. شما می توانید این طلا را همیشه بفروشید، به خصوص اگر تست به خوبی جواب ندهد. 

10. اگر مجبور هستید از منابع تغذیه استفاده کنید، حتما از باطری استفاده کنید. 

11. عمق پوستی نقش مهمی در شیلدینگ EMI انجام می دهد. اگر ضخامت فلز شما به اندازه یک عمق پوستی باشد، 36% از میدان الکتریکی از باکس شما فرار می می کند. برای ضخامت جعبه و در حداقل از پنج عمق پوستی استفاده کنید تا EMI را به اندازه 40 دسیبل کاهش دهید. 

کانال تلگرام

صفحه Linkedin

طراحی آنتن

مهندسین آنتن شبیه باقی ما نیستند، آن ها زندگی ساده ای با طراحی ساختارهای یک پورتی، پسیو خطی دارند. در حالیکه بقیه ما با مدولاسیون سیگنال بزرگ، تبدیل فرکانس، تحلیل زمانی، ضریب پایداری، دمای کانال، عدد نویز و غیره سر و کار داریم. 

برخورد با 377 اهم: سوالی در ذهن ما در ارتباط با آنتن وجود دارد، امپدانس هوا 377 اهم است، چرا آنتن نیز برای دستیابی به بهترین انتقال توان، دارای امپدانس 377 اهم نیست؟ جوابی که به ذهن ما میرسد این است (اگر اشتباه می کنیم، جواب صحیح را برای ما ارسال کنید). به نظر می رسد که آنتنی با امپدانس 377 اهم خیلی عالی و مناسب است، ولی نیاز به یک سیستم با امپدانس بالا (377 اهم) داریم که به آنتن تطبیق باشد. بنابراین آنتن خودش به عنوان یک مبدل و تطبیق کننده امپدانس عمل می کند. با تبدیل امپدانس، به صورت ایده آل هیچ توانی تلف نشده و مولد(فرستنده)  به بار (فضای آزاد) متصل می شود. در مورد رادیوهای FM، اغلب آنتنی که به رادیو متصل می شود، یک دیپل بوده که دارای امپدانس 300 اهم است. ولی این یک استثنا برای ما به حساب می آید. 

به عنوان توضیح بیشتر می توان بیان کرد: دلیلی که امپدانس آنتن های 377 اهم نیست، این است که کسی در سرزمین RF تصمیم گرفت که امپدانس 50 اهم برای کار عدد مناسبی است. در واقع آنتن مبدل امپدانسی است که تلاش می کند امپدانس استاندارد سیستم های متداول (50 اهم) را به امپدانس 377 اهم هوا تطبیق کند. در واقع استاندارد 50 اهم، توازنی بین ماکزیمم توان انتقالی (ماکزیمم در 30 اهم) و تلفات اندک (مینیمم در 77 اهم) برای کابل کواکسیال با دی الکتریک هوا است. 
در ذیل با معرفی برخی مفاهیم ابتدای آنتن های شروع می کنیم:

تشعشع کننده: عنصر اولیه و ابتدایی هر آنتن. هر آنتن می تواند از چندین تشعشع کننده تشکیل شده باشد. 

Boresight:  جهتی که آنتن را به قصد بیشترین دریافت انرژی الکترومغناطیسی  قرار می دهیم. 

Boresight Error (BSE): قاعدتا ماکزیمم چگالی تشعشعی باید در Boresight اتفاق بیافتد، ولی در دنیای آنالوگ هیچ چیز به طور کامل کار نمیکند. همیشه اندکی انحراف وجود دارد. تفاوت زاویه ی که بورسایت فیزیکی یا اپتیکی با بورسایت الکترومغناطیسی، خطای بورسایت نامیده می شود. این زاویه هنگام دنبال کردن سیگنال رادار بسیار اهمیت دارد. 

Range: فاصله شعاعی از آنتن تا جسم، به ویژه در رادار. آنتن در راستای Azimuth و Elevation سیستم مختصات کروی ای تشکیل داده که برای تحلیل آنتن استفاده می شود. 

Azimuth: زاویه از راست به چپ از یک نقطه مرجع، از 0 تا 360 درجه و یا 180- تا 180 درجه. زاویه Azimuth معمولا با حرف یونانی phi نشان داده می شود. 

Elevation: زاویه با صفحه افقی از 90- تا 90 درجه. با توجه به سیستم مختصات کروی زاویه با محور z.

هم پاسخی : هم پاسخی به این معنی است که آنتن به همان صورتی که ارسال می کند، دریافت نیز می کند. 

پترن آنتن: پترن آنتن، یا پترن تشعشعی، یک گراف دو بعدی (یا سه بعدی) بوده که نشان دهنده تغییرات زاویه ای در یک پارامتر آنتن، مانند شدت میدان الکتریکی در ناحیه میدان دور، است. پترن معمولا در مختصات قطبی و بر حسب dB رسم می شود. 

تشعشع شده کننده ایزوتروپیک: به لحاظ تئوری تشعشع کننده ای که پترن ارسالی و یا دریافتی میدان های الکترومغناطیسی توسط آن در تمامی جهت ها یک سان است. و هیچ تلفاتی ندارد. در عمل هیچ تشعشع کننده ایزوتروپیکی وجود ندارد. 

تشعشع کننده همه جهتی (Omni-directional) : آنتنی که در تمامی زوایای Azimuth به صورت یکسانی تشعشع می کند. 

دیپل: یک نوع متداول از آنتن ها، در ساده ترین حالت اش، که شامل یک سیم بلند از وسط نصف شده که هر کدام از این سیم ها را می توان به یک رسانای خط انتقال متصل کرد. 

پهنای پرتو (Beam Width) : پهنای لوب اصلی که 3 دسیبل از ماکزیمم گین کمتر شده باشد. در شکل بالا پهنای پرتوی آنتن 60 درجه است. 

جهت ورزی (Directivity) : نسبت تشعشع الکترومغناطیسی در یک آنتن واقعی در زاویه ی AZ/EL (معمولا در زاویه بورسایت)  به تشعشع اش در تمامی زوایا که در یک کره میانگین گیری شده باشد. این اندازه گیری در میدان دور انجام می شود. 

جهت ورزی یک آنتن ایزوتروپیک که با شدت میدان مشابه در تمامی جهت ها در حال ارسال سیگنال است، 0dB می باشد. آنتن های جهتی در مقایسه با آنتن ایزوتروپیک سنجیده می شوند. چون این آنتن ها در یک جهت تشعشع می کنند، جهت ورزی آن ها وقتی بر حسب dB بیان می شود، مثبت است. جهت ورزی می تواند به عنوان تابعی از "دهانه موثر" آنتن و طول موج بیان شود:

راندمان: راندمان یک آنتن با توجه به تلفات اهمی سنجیده می شود، و برابر با تقسیم توان تشعشع شده به توان تشعشع شده توسط همان آنتن در حالت ایده آل و بی تلف محاسبه می شود. راندمان تابعی از زاویه AZ/EL نیست. 

بهره: ماکزیمم شدت سیگنال یک آنتن در زاویه مشخص AZ/EL، معمولا در زاویه BORESIGHT، نسبت به (معمولا) آنتن ایزوتروپیک، بر حسب dBi (dB from isotropic) بیان می شود. پهنای پرتو باریک تر دارای بهره ی بیشتر است. بهره برابر با جهت ورزی ضرب در راندمان است، یا جهت ورزی بعلاوه راندمان بر حسب dB.

بنابراین اگر شما شعاع یک روزنه را دو برابر کنید، و یا فرکانس کاری را دو برابر کنید، میتوانید بهره را چهار برابر نمایید ( یا 6dB افزایش دهید). 

در زیر یک رابطه برای محاسبه سر انگشتی بهره آنتن ارائه می کنیم: 

بهره آنتن برابر است با =27000 تقسیم بر (تتا1 ضربدر تتا2)

که در این رابطه تتا1 و تتا2 زوایای صفحات نصف توان به درجه هستند. 

میدان نزدیک: ناحیه نزدیک به آنتن جایی که میدان های الکترومغناطیسی از رابطه ساده (R/یک) تبعیت می کنند.

میدان دور: در ناحیه ای دور از آنتن جایی که چگالی توان الکترومغناطیس (در واحد سطح) با نسبت (2^R/یک) افت می کند. 

لوب های فرعی: پاسخ های دارای بهره ی ناخواسته آنتن، در راستاهایی غیر از راستای لوب اصلی آنتن. 

کانال تلگرام

صفحه Linkedin

زمین

بله دوستان، زمین همیشه محل با ثبات و خوبی که فکر می کنید نیست. در این مقاله می خوام مثال هایی بزنم که زمین براتون مشکل ایجاد می کنه.

حلقه های زمین: بسیاری از مهندسین و تکنیسن ها نمی دانند که حلقه زمین چیست. این موضوع را در دانشگاه ها تدریس نمی کنند و البته کاربردی نیز برای آن نیست. 

در اینجا مثالی آورده ام که برای مهندسان و تکنیسن های مایکروویو آشنا است. یک تقویت کننده توان را روشن کرده تا برای تست RF آماده شود. دو سیم بازگشتی از هر دو منبع تغذیه به یکدیگر متصل هستند، یک نفر بنا به دلیلی خواسته که در مصرف یک تکه سیم صرفه جویی کند. سیم ها دارای حدودا 0.1 اهم مقاومت هستند. شما در شکل زیر می توانید دو حلقه منبع توان رسم کنید، که در مسیر زمین با یکدیگر مشترک هستند. به این وضعیت حلقه زمین یا حلقه های زمین گفته می شود. 

رویه متداول برای روشن کردن ترانزیستور شروع کردن از ناحیه pinch off، مثلا ولتاژ (4- ولت) بر روی گیت است. سپس ولتاژ درین را افزایش داده تا به 10 ولت برسد. در واقع با همین کار می توانید باعث ایجاد نوسان شوید. سپس گیت به آرامی افزایش می یابد تا جریان 1 آمپر بر روی منبع ولتاژ دیده شود. شما در این حالت می بینید که فیکسچر تست خودش حدود 0.1- ولت دارد. که این یک خطر بزرگ نیست ولی به دلیل دیگری بد است. سپس DUT با کابل کواکسیال به یک VNA متصل می شود. ناگهان جریان به طرز قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. آیا سیگنال RF، باعث شده که DUT در ناحیه سیگنال بزرگ قرار بگیرد؟ آیا مدار ناپایدار شده است؟ خیر، شما مقدار ولتاژ را به اندازه 0.1 ولت بیشتر افزایش داده اید و این باعث افزایش جریان DC شده است. FET یک منبع جریان کنترل شده با ولتاژ است و در اینجا از کنترل خارج شده است. پس نویز AC موجود در کانکتورهای VNA، که به زمین ما متصل است، که در آن حدود 220 مدار تقویت کننده وجود دارد چه می شود؟ اگر شما این کار را با دو اسپیکر سینمای خانگی (یا استریو اگر بیشتر از 40 سال دارید) انجام دهید، متوجه خواهید شد که صدای آزار دهنده ای به گوش می رسد. اگر این مسئله را در گوگل جستجو کنید با جمله "حلقه زمین" در صفحه ویکی پدیا آشنا خواهید شد. یک اندازه گیری نویز فاز را در حلقه زمین انجام داده و نتایج را برای ما ارسال کنید!

بهترین راه برای متصل کردن دو منبع ولتاژ به یک DUT در یک موقعیت آزمایشگاهی در شکل زیر نشان داده شده است. در اینجا با چهار سیم دو منبع را به DUT متصل کرده ایم. و زمین ایمن تنها به DUT متصل است و اصلا به منابع وصل نمی کنیم. مقاوت سیم ها می تواند باعث اندکی خطا شوند، ولی حداقل دو منبع با یکدیگر به گفتگو نمی پردازند!!! و ولتاژ روی زمین DUT با اتصال به بخش دیگر (مثلا VNA) تغییر نخواهد کرد. 

اگر می خواهید واقعا فانتزی باشید، می توانید از کانکتورهای حسگر خط بر روی منبع تغذیه استفاده کنید (کانکتورهایی که به شما برای استفاده نیست...). در این حالت منبع تغذیه خودش را اصلاح می کند. و هنگامی که شما ولتاژ درین را روی 10 ولت می گذارید، منبع تغذیه خطای ناشی از سیم و کابل را جبران می کند. 

ولی هشیار باشید، در این حالت نیز دو راه وجود دارد تا برایتان دردسر درست کند. اگر شما کابل های حسگر خط را برعکس وصل کنید، منبع تغذیه ولتاژ خود را افزایش داده و باعث سوختن سخت افزار شما خواهد شد. سپس یک مهندس شایسته را برای "دیدن اتفاقی که افتاده" به محل تست شما می فرستند و او متوجه موقعیت و شرایط خواهد شد، و باید امیدوار باشید که قطعه مورد علاقه این مهندس را نسوزانده باشید. در حالت بدتر ممکن است باعث سوختن یک یا چند تقویت کننده GaN شده و اخراج خواهید شد. 

در حالت دیگر ممکن است این خطوط قطع شده باشند. توصیه ما به شما این است که از این خطوط حسگر خط فقط برای ست آپ تست محصول استفاده کنید و فقط توسط مهندسی نصب شوند که مشتاق به کسب شهرت در این زمینه و یا کسب خجالت (اگر اشتباهی پیش آمد) باشد. 

توجه داشته باشید که اگر DUT شامل رگولاتورهای ولتاژ باشد و یا جریان اضافی نکشد، شما به هیچ عنوان متوجه ایجاد یک حلقه زمین نخواهید شد. ولی مهندسان شایسته به خوبی به ست آپ شما نگاه خواهند کرد. شما این مشکل را در طول زندگی حدود 10 الی 20 بار می توانید توضیح دهید قبل از اینکه باعث ایجاد یک تراژدی شوید....

کانال تلگرام

صفحه Linkedin

راندمان تجهیزات مایکروویو (بخش دوم)

پنج راه اندازه گیری راندمان: راندمان یک تقویت کننده در مهندسی مایکروویو حداقل به پنج روش اندازه گیری می شود، که کاملا گیج کننده هستند. شاید به این فکر کنید که کاش IEEE یک استاندارد بر روی "واژگان راندمان تقویت کننده" داشت، ولی با توجه به دانش ما چنین استانداردی وجود ندارد. 

راندمان درین: راندمان درین نام خود را از قطعات FET گرفته است، زیرا تن ها پایه ای که به آن ولتاژ DC متصل می شود، پایه درین است. راندمان درین نسبت توان RF خروجی به توان DC ورودی است: 

راندمان درین معیاری برای سنجش میزان تبدیل توان DC به توان RF، برای یک قطعه است. مسئله که در ارتباط با این نوع راندمان وجود دارد این است که توان ورودی به تقویت کننده را در نظر نمی گیرد. در حالت تقویت کننده های یک طبقه، توان ورودی می تواند قابل ملاحظه باشد، زیرا گین یک طبقه چندان زیاد نیست. راندمان درین در تقویت کننده های یک طبقه تقلب یا یکی از روش های بازاریابی حیله گرانه فروشندگان آن ماژول ها به حساب می آید. 

توجه داشته باشید که رابطه "راندمان درین" را برای یک محصول با پایه FET مانند pHEMT استفاده می کنید، اگر قطعه مورد استفاده شما BIPOLAR بود مانند HBT، می توانید آن را "راندمان کالکتور" بنامید. روش محاسبه فرقی نمی کند. 

راندمان توان افزوده (PAE=POWER ADDED EFFICIENCY): راندمان توان افزودی مشابه راندمان درین است، با این تفاوت که در این روش محاسبه توان ورودی به قطعه نیز در نظر گرفته می شود. PAE یکی از مورد قبولترین و مناسب ترین روش ها برای مقایسه دو قطعه است. بهتر است که قطعه ای با PAE بالاتر انتخاب کنید تا با راندمان درین بالا....

توجه داشته باشید که PAE برای یک تقویت کننده، همانند یک قطعه، نیز به عنوان معیار شایستگی استفاده می شود. 

در بحث تئوری یک تقویت کننده با بهره بینهایت دارای راندمان توان افزوده و راندمان درین برابر است. برای یک تقویت کننده واقعی، PAE همیشه کمتر از راندمان درین است. ولی هنگامی که شما دارای 30dB بهره با بیشتر باشید، دو مقدار راندمان بسیار به یکدیگر نزدیک می شوند. زیرا در این حالت توان ورودی کمتر از 1% توان خروجی است. راندمان توان افزوده را می توان بر حسب راندمان درین نیز بیان کرد:

در یک تقویت کننده با بهره 30dB، PAE و راندمان درین فقط به مقدار 0.1  با یکدیگر اختلاف دارند. ماکزیمم PAE ممکن برای یک قطعه معمولا با افزایش فرکانس کاسته می شود. این امر ناشی از این مطلب است که ماکزیمم بهره تقویت کننده ها با افزایش فرکانس کاسته می شود. 

راندمان کلی: راندمان کلی نسبت به دو نوع دیگر کامل تر بوده و هر دو نوع توان DC و RF را در نظر می گیرد:

راندمان کلی به طور کامل قوانین ترمودینامیک را در بر دارد. ولی PAE روش محاسبه محبوب در جامعه مایکروویو است. 

اگر شما یک ریاضیدان باشید می توانید ثابت کنید که راندمان کلی همیشه بزرگتر از PAE است. البته این اثبات زندگی اجتماعی شما را بهبود نخواهد بخشید و هم چنین اثبات کم اهمیتی خواهد بود، پس خودتون رو به زحمت نندازید.

راندمان تقویت کننده: راندمان یک تقویت کننده چند طبقه را نمی توان راندمان درین کلی نامید زیرا راندمان طبقات مختلف با یکدیگر فرق دارد و این اسم باید برای یک قطعه استفاده شود (البته به نظر من). معمولا طبقه خروجی دارای بیشترین راندمان بوده و راندمان طبقات هر چه به سمت ورودی بروید به تدریج کاسته می شود. این امر لازم است زیرا اگر شما بخواهید مطمئن باشید که دارای DRIVE دارید که باعث به اشباع رفتن طبقه خروجی شود. 

"راندمان تقویت کننده" نسبت توان خروجی RF به توان DC ورودی بوده و یکی از بهترین معیارهای شایستگی برای یک تقویت کننده چند طبقه است. در عمل برای یک تقویت کننده با بهره بالا، راندمان تقویت کننده، PAE و راندمان کلی به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک هستند که آن ها را برابر فرض کنیم. راندمان تقویت کننده کننده معیاری قبول شده برای بیان راندمان این محصولات است. 

راندمان پریز (Wall-plug): کارهای فراوانی برای راندمان بازار انجام شده است، یا باید بگویم که کارهای بازاری بسیار انجام شده. اگر شما طراحی یک تقویت کننده پالسی را ببینید و کسی بگوید که راندمان زنجیره ارسال 20% است، شروع به سوال کردن کنید. آیا این محاسبه در حالت روشن بودن تقویت کننده انجام گرفته است؟ و یا میانگینی است که شامل حالت آماده به کار تقویت کننده هنگامی که فرستنده خاموش می باشد؟. آیا این مقدار تمامی رگولاتورهای ولتاژ و مبدل های DC را نیز در نظر گرفته است (زیرا ممکن است برخی طبقات GaAs باشند و برخی طبقات GaN که با ولتاژهای درین کاملا متفاوت کار می کنند)؟ افت ولتاژ مدولاتور در نظر گرفته شده است؟ ولتاژ گیت و تقسیم کننده های ولتاژ چطور؟ در این زمان است که طراحی از شما می پرسد: راندمان پریز را می خواهی؟ 

راندمان وال-پلاگ یعنی شما توان متوسط خروجی RF را با مقادیر دقیق اندازه گیری شده مصرفی که از پریز AC می آید، مقایسه کنید و توان RF ورودی را نادیده بگیرید. رابطه زیر برای راندمان پریز پیشنهاد می شود. 

در حالت کالی برای فرکانس های مختلف بر اساس راندمان تقویت کننده های متفاوتی توصیه می شود:

L-BAND: قطعات LDMOS سیلیکونی توصیه می شوند زیرا می توانند به راندمان 60% برسند. با GaN HEMT ها حتی به راندمان های بهتر هم می توان رسید. با استفاده در کلاس E می توانید به راندمان 80% نیز برسید. 

X-BAND: تقویت کننده های MESFET با پهنای باند 10% می توانند به 30% راندمان در باند ایکس دست یابند. GaAs pHEMT ها می توانند به 40% راندمان توان افزوده در این باند دست یابند. و GaN HEMT ها راندمان 50% درصدی را به خود اختصاص می دهند. TWTها به طور معمول دارای راندمان 60% می باشند. 

WiDEBAND: هرچه پهنای باند بیشتر شود، راندمان پایین تر می آید. زیرا شما دیگر نمی توانید بهترین بار را در آن پهنای باند داشته باشید. تقویت کننده های مدار مجتمع به صورت ذاتی ناکارامد هستند، زیرا این قطعات همگی دارای یک ولتاژ نیستند. بعضی از آن ها در آستانه آتش گرفتن و برخی در همان زمان در حال خاموش شدن هستند. 

یک تقویت کننده SSD که در پهنای باند 2 تا 18 گیگاهرتز کار می کند دارای راندمان توان افزوده کمتر از 10% است. 

Q and W BANDS: در این فرکانس ها، GaN HEMT ها دارای راندمان توان افزوده 30% در حد یک قطعه و برای یک تقویت کننده دارای PAE حدود 20% می باشند. 

کانال تلگرام

صفحه Linkedin

راندمان تجهیزات مایکروویو (بخش اول)

مقدمه ای بر راندمان: راندمان معیاری است که تعیین می کند یک وسیله به چه میزان یک منبع انرژی را به نوع دیگری از انرژی تبدیل می کند. در واقع بخشی از توان که به گرما تبدیل نمی شود اهمیت دارد. گرما تقریبا به طور جهانی محصول نامطلوبی در تبدیل و انتقال انرژی به حساب می آید. 

در فرآیندهای دیگری که در زندگی روزانه اتفاق می افتد، ما توقع سطوح متفاوتی از راندمان داریم. موتور اتوموبیل در حالت خوشبینانه حدود 20% از مخزن بنزین را به کار قابل اندازه گیری تبدیل می کند. البته تفاوت بزرگی بین "کار قابل اندازه گیری" و "کار غیر لازم" وجود دارد.

در سلول های خورشیدی، ما توقع داریم که نور خورشید را به الکتریسیته قابل استفاده تبدیل کنیم، و امروزه بازدهی 10% این سلول ها برای شرکت آمورفس بدست آمده است. برای بدست آوردن 100 مگاوات توان، با تابش 1 کیلووات بر متر مربع انرژی خورشیدی، نیاز به یک کیلومتر مربع سلول خورشیدی خواهیم داشت. 

در مهندسی مایکروویو علاقه داریم که توان DC را به توان RF تبدیل کنیم. هر چه راندمان تقویت کننده توان بیشتر باشد، تلفن همراه شما مدت زمان بیشتری آماده به کار خواهد بود. زیرا در واقع تقویت کننده های فرستنده هستند که از باتری جریان می کشند. برخی تقویت کننده های کلاس E دارای بازدهی 80% نیز هستند. ولی این الزاما درست نیست، زیرا تقویت کننده گیرنده همواره روشن است در حالیکه تقویت کننده توان تنها در هنگامی که تلفن همراه اطلاعاتی ارسال می کند، روشن می شود. بنابراین طراحان LNA باید بیشتر به بازدهی طراحی شان توجه داشته باشند تا طراحان تقویت کننده های توان.

ماکزیمم بازدهی تجهیزات در حوزه مایکروویو تابعی از فرکانس، دما، سطح توان ورودی، امپدانس بار، نقطه بایاس، مشخصات هندسی قطعه، و امپدانس مشخصه آن است. بازدهی در واقع یک مسئله چند بعدی (MULTI DIMENSIONAL) است، می توان بازدهی مدار را تحت شرایط متفاوت با استفاده LOAD PULL محاسبه کرد. 

توجه داشته باشید که قوانین ترمودینامیک به شما اجازه نمی دهند به بازدهی 100% برسید، اصلا اهمیت ندارد که چگونه محاسبه می کنید. برخی رگولاتورهای سوئیچینگ می توانند یک ولتاژ را با بازدهی جالب 90% به ولتاژ دیگر تبدیل کنند. 

بازدهی تقویت کننده های توان را می توان با قرار دادن بارهای مناسب برای هارمونیک هایشان، در محل بار و منبع افزایش داد. معمولا با اتصال کوتاه کردن هارمونیک دوم می توان بازدهی تقویت کننده توان را افزایش داد. هامونیک سوم را می توان با یک مدار باز کاهش داد. دست و پنجه نرم کردن با سایر هارمونیک ها به سر دردش نمی ارزد، مگر اینکه قطعه در هارمونیک سوم یا غیره دارای بهره ی قابل توجهی باشد. 

اکنون بگذارید دربارۀ موضوع حماقت مایکروویوی صحبت کنیم. فرض کنید که شما یک تقویت کننده را مجددا طراحی کرده و PAE آن را از 20% به 22% رساندید. آیا شما بازدهی را 2% افزایش داده اید؟. خیر، فقط دو صدم افزایش دادی، انیشتین!!

کانال تلگرام

صفحه Linkedin