تقویتکنندههای رادیویی (RF) کلاس-E بهخاطر کارایی بالا در تبدیل توان الکتریکی به سیگنالهای RF، یکی از محبوبترین انتخابها در طراحی مدارهای توان بالا هستند. این نوع تقویتکنندهها بهخوبی بهکار میروند در کاربردهایی که به حداکثر بهره توان نیاز است، مانند سیستمهای ارتباطی بیسیم، تقویتکنندههای تلویزیونی و مدولاسیونهای RF. این مقاله به بررسی یک مدل تقویتکننده کلاس-E با پارامترهای مداری بهینهسازی شده برای طول موج 80 متری میپردازد.
اصطلاحات کلیدی و توضیحات
- تقویتکننده کلاس-E: یک نوع تقویتکننده سوئیچینگ که در آن ترانزیستورها (معمولاً MOSFET) در حالت قطع و وصل کامل کار میکنند. بهدلیل عدم همزمانی جریان و ولتاژ در حالت سوئیچینگ، این تقویتکنندهها بهخوبی از توان مصرفی بهره میبرند و بهره بالایی (تا 90% و بالاتر) دارند.
- MOSFET: ترانزیستور اثر میدانی با گیت اکسیدالومیوم، یکی از مهمترین قطعات الکترونیکی در مدارهای توان. در این مدل از دو عدد MOSFET استفاده شده است که پارامترهای ظرفیتی آنها برای دستگاه FQA11N90 نمونهسازی شدهاند.
- طول موج 80 متری: مربوط به فرکانسهایی در محدوده 3.5 تا 4 مگاهرتز است که معمولاً در ارتباطات بیسیم و رادیو آماتور استفاده میشود.
- شبکه بار: بخشی از مدار که بهمنظور شکلدهی به موجهای ولتاژ و جریان در خروجی تقویتکننده بهکار میرود. این شبکه نقش مهمی در بهبود بهره و کاهش افت توان دارد.
- مقاومت منبع (R_source): مقاومتی که در مسیر منبع تغذیه قرار دارد. این مقاومت بهخوبی بر عملکرد مدار تأثیر میگذارد و باید بهدقت انتخاب شود تا از افت بهره جلوگیری شود.
مدل مداری
در این مدل، تقویتکننده کلاس-E با پارامترهای مداری بهینهسازی شده برای طول موج 80 متری طراحی شده است. این مدل بهخوبی برای ارزیابی عملکرد صحیح مدار و انتخاب مناسب قطعات الکترونیکی بهکار میرود. دو عدد MOSFET با پارامترهای ظرفیتی نمونهسازی شده برای دستگاه FQA11N90 در این مدل استفاده شدهاند.
نتایج شبیهسازی
نتایج شبیهسازی از لگگذاری سیستم Simscape بهدست آمدهاند. نمودار زیر ولتاژ بار، ولتاژ دو سر MOSFET (VDS) و جریان آن (ID) را برای MOSFET A نشان میدهد. این دادهها بهخوبی عملکرد مدار را نشان میدهند و به طراحان در انتخاب قطعات و بهینهسازی مدار کمک میکنند.
بحث و نتیجهگیری
در این مقاله، به بررسی یک مدل تقویتکننده RF کلاس-E با پارامترهای مداری بهینهسازی شده برای طول موج 80 متری پرداخته شد. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که این مدل بهخوبی میتواند به عنوان یک ابزار مفید برای ارزیابی عملکرد مدار و انتخاب مناسب قطعات الکترونیکی بهکار رود. بهخاطر حساسیت بالای مدار به مقاومت منبع، R_source باید بهخوبی انتخاب شود تا بهره مدار حفظ شود. این مدل میتواند به عنوان یک پایه برای طراحی مدارهای تقویتکننده RF کلاس-E در کاربردهای مختلف بهکار رود.
همه چیز، یکجا، آماده دانلود!
لینک دانلود ویژه اعضا سایت
