Tesi di Laurea in Elettronica per le Telecomunicazioni
description
Transcript of Tesi di Laurea in Elettronica per le Telecomunicazioni
Tesi di Laurea in Elettronica per le Telecomunicazioni
STUDIO PER LA PROGETTAZIONE DELL’AMPLIFICATORE
RF DI POTENZA PER IL TRASMETTITORE DEL SATELLITE
ATMOCUBE MEDIANTE L’UTILIZZO DEL SOFTWARE DI
SIMULAZIONE AWR
Università degli Studi di Trieste
Facoltà di IngegneriaDipartimento di Elettrotecnica Elettronica InformaticaCorso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica
LaureandoMauro Popesso
RelatoreProf. Mario Fragiacomo
CorrelatoreProf. Sergio Carrato
Anno Accademico 2005-2006
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 2
Il Satellite AtmoCube
Misure Spettro radiazione solare Intensità campo magnetico terrestre
Frequenza TX in UHF (437.49 MHz) Potenza irradiata > 1 W
Aumentata a 2 W in via cautelativa
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 3
Obiettivi Generali
Progettare un amplificatore RF di potenza Segnale amplificato deve essere ricevuto
correttamente sulla terra
Utilizzo nel progetto del software AWR
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 4
Specifiche di Progetto
Pin = 5-10 mW (7-10 dBm)
Pout > 2 W (33 dBm) Alimentazione a 5 V Rendimento η > 60 % Amplificazione variabile (stab. Pout)
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 5
Scelte di Progetto
Amplificatore
G = 33 dBm – 7 dBm = 26 dB
Driver & Stadio Finale
2 stadi
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 6
Schema a Blocchi
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 7
AWR
Analog Office Microwave Office
Tuning Ottimizzazione
Visual System Studio
Simulazioni lineari e non lineari
•Harmonic Balance•Volterra-Series Simulator
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 8
Scelta dei
Componenti
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 9
Scelta dei Componenti – 1Stadio finale
Freescale MRF1517NT1 LDMOS Silicon Gate N-Channel Enhancement 520 MHz VDD = 7.5 V
Pout = 8 W
Pd(max) = 62.5 W
Modello NON inserito in libreria AWR
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 10
Scelta dei Componenti – 2Stadio Finale
Polyfet L2711 LDMOS N-channel Enhancement 500 MHz VDD = 7.5 V
Pout = 7 W
Pd(max) = 80 W
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 11
Scelta dei Componenti – 3Driver
Infineon BFP450 NPN Silicon RF Transistor VCC = 5 V
IC(max) = 100 mA
hfe(typ) = 95
Pd(max) = 450 mW
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 12
Scelta dei Componenti – 4Driver
Infineon BFP196 NPN Silicon RF Transistor VCC = 5 V
IC(max) = 150 mA
hfe(typ) = 100
Pd(max) = 700 mW
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 13
Stadio Finale
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 14
Stadio Finale – 1Classe di Amplificazione
Alto rendimento Classe C o ENON LINEARITÁ
Classe C Facilità di polarizzazione Rendimento minore
rispetto a Classe E
Classe E Rendimento maggiore
rispetto a Classe C Difficoltà di messa a punto
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 15
Adattamento in ingresso Adattamento in uscita
verso (Zout)*
verso Ropt e Cout
ottimizzato
Stadio Finale – 2Adattamento
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 16
Stadio Finale – 3Adattamento in Uscita
Ropt e Cout
40pFCC
4.167Ω2P
VR
2R
VP
ossout
opt
2DD
optopt
2DD
opt
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 17
Simulazione con AWR – 1Stadio Finale
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 18
Simulazione con AWR – 2Stadio Finale
Adatt. (Zout)*
G = 4.3 dB
Pout = 27.3 dBm
PDD = 29.6 dBm
η = 59 %
Adatt. Ropt e Cout
G = 4.8 dB
Pout = 27.8 dBm
PDD = 30.8 dBm
η = 50 %
per Pin = 23 dBm
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 19
Simulazione con AWR – 3Stadio Finale
Circuito ottimizzato dal software
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 20
Simulazione con AWR – 4Stadio Finale
Adatt. (Zout)* G = 4.3 dB Pout = 27.3 dBm
PDD = 29.6 dBm η = 59 %
Adatt. Ropt e Cout
G = 4.8 dB Pout = 27.8 dBm
PDD = 30.8 dBm η = 50 %
Adatt. ottimizzato
G = 10.1 dB
Pout = 33.1 dBm
PDD = 35.0 dBm
η = 65 %per Pin = 23 dBm
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 21
Ottimizzazione Calcolo delle impedenze delle reti di adattamento
Rete di ingresso Rete di uscita
ZAdatt_in = 0.39 + j 4.94 Ω ZAdatt_out = 3.095 + j 0.35 Ω
dal datasheet Zin = 0.4 – j 4.4 Ω
Normalizzato Normalizzato
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 22
Problemi nella SimulazioneVgate e Is
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 23
Driver
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 24
DriverActive Bias
Possibilità di deriva termica
del BJT
Stabilizzazione in T
Active Bias
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 25
Simulazione con AWR – 5Driver con BFP450
IMAX = 100 mA
BFP196
IMAX = 150 mA
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 26
Simulazione con AWR – 6Driver con BFP196
Adattamento ottimizzato
G = 9.4 dB
Pout = 19.4 dBm
PDD = 24.0 dBm
η = 35 %
BFP450 G = 6.2 dB
Pout = 16.2 dBm
PDD = 22.4 dBm
η = 24 %
Corrente entro i limiti massimi per Pin = 10 dBm
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 27
Simulazione con AWR – 7Driver con BFP196
Var. della tensione di alimentazione Controllo del guadagno
Trieste, 11.12.2006 Mauro Popesso 28
…nel Futuro
Test dell’amplificatore finale Eventuale sviluppo classe E Test I stadio del driver Progetto II stadio del driver Progetto del circuito AGC
Tesi di Laurea in Elettronica per le Telecomunicazioni
Università degli Studi di Trieste
Facoltà di IngegneriaDipartimento di Elettrotecnica Elettronica InformaticaCorso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica
Anno Accademico 2005-2006
STUDIO PER LA PROGETTAZIONE DELL’AMPLIFICATORE
RF DI POTENZA PER IL TRASMETTITORE DEL SATELLITE
ATMOCUBE MEDIANTE L’UTILIZZO DEL SOFTWARE DI
SIMULAZIONE AWR
FINE