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Tesi di Laurea in Elettronica per le Telecomunicazioni

Università degli Studi di Trieste Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Elettrotecnica Elettronica Informatica Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica. Tesi di Laurea in Elettronica per le Telecomunicazioni.

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Tesi di Laurea in Elettronica per le Telecomunicazioni

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Presentation Transcript

  1. Università degli Studi di Trieste Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Elettrotecnica Elettronica Informatica Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica 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 Relatore Prof. Mario Fragiacomo Correlatore Prof. Sergio Carrato Laureando Mauro Popesso Anno Accademico 2005-2006

  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 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 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) Mauro Popesso

  5. Scelte di Progetto • Amplificatore G = 33 dBm – 7 dBm = 26 dB 2 stadi Driver & Stadio Finale Mauro Popesso

  6. Schema a Blocchi Mauro Popesso

  7. AWR • Analog Office • Microwave Office • Tuning • Ottimizzazione • Visual System Studio Simulazioni lineari e non lineari • Harmonic Balance • Volterra-Series Simulator Mauro Popesso

  8. Scelta dei Componenti 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 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 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 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 Mauro Popesso

  13. Stadio Finale Mauro Popesso

  14. Stadio Finale – 1Classe di Amplificazione Classe C o E • Alto rendimento NON 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 Mauro Popesso

  15. Stadio Finale – 2Adattamento • Adattamento in ingresso • Adattamento in uscita • verso (Zout)* • verso Ropt e Cout • ottimizzato Mauro Popesso

  16. Stadio Finale – 3Adattamento in Uscita • Ropt e Cout Mauro Popesso

  17. Simulazione con AWR – 1Stadio Finale Mauro Popesso

  18. Adatt. (Zout)* G = 4.3 dB Pout = 27.3 dBm PDD = 29.6 dBm η = 59 % Simulazione con AWR – 2Stadio Finale • Adatt. Ropt e Cout • G = 4.8 dB • Pout = 27.8 dBm • PDD = 30.8 dBm • η = 50 % per Pin = 23 dBm Mauro Popesso

  19. Simulazione con AWR – 3Stadio Finale • Circuito ottimizzato dal software Mauro Popesso

  20. Adatt. (Zout)* G = 4.3 dB Pout = 27.3 dBm PDD = 29.6 dBm η = 59 % Simulazione con AWR – 4Stadio Finale • Adatt. ottimizzato • G = 10.1 dB • Pout = 33.1 dBm • PDD = 35.0 dBm • η = 65 % • Adatt. Ropt e Cout • G = 4.8 dB • Pout = 27.8 dBm • PDD = 30.8 dBm • η = 50 % per Pin = 23 dBm Mauro Popesso

  21. Ottimizzazione Rete di ingresso Rete di uscita Normalizzato Normalizzato • Calcolo delle impedenze delle reti di adattamento ZAdatt_out = 3.095 + j 0.35 Ω ZAdatt_in = 0.39 + j 4.94 Ω dal datasheet Zin = 0.4 – j 4.4 Ω Mauro Popesso

  22. Problemi nella SimulazioneVgate e Is Mauro Popesso

  23. Driver Mauro Popesso

  24. DriverActive Bias Possibilità di deriva termica del BJT Stabilizzazione in T Active Bias Mauro Popesso

  25. Simulazione con AWR – 5Driver con BFP450 IMAX = 100 mA BFP196 IMAX = 150 mA 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 Mauro Popesso

  27. Simulazione con AWR – 7Driver con BFP196 • Controllo del guadagno Var. della tensione di alimentazione 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 Mauro Popesso

  29. Università degli Studi di Trieste Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Elettrotecnica Elettronica Informatica Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica 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 FINE Anno Accademico 2005-2006

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