طراحی و شبیه سازی تقویت کننده موج رونده در باند ka
چکیده
با توجه به نیاز صنایع هوا فضا، مخابرات و صنایع دفاعی به لامپ تقویت کننده ی موج رونده در کاربردهای مخابرات ماهواره ای، جنگ الکترونیک و غیره، این پایان نامه در راستای کسب دانش طراحی یک نمونه از این تقویت کننده ها هدف گذاری شده است. بدین منظور، ابتدا نمونه ای صنعتی از این لامپ تقویت کننده مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است و در نهایت با روش fdtd-pic شبیه سازی شده است. مطابقت خوب نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشات تجربی نه نتها تأییدی بر روند صحیح شبیه سازی است؛ بلکه ابزاری برای صحه گذاری و جبران نقایص روند طراحیِ تحلیلی خواهد بود. طراحی یک تقویت کننده ی twt در باند ka با 35% پهنای باند (25 تا 35 گیگاهرتز)، با توان خروجی حداقل 40 وات و بهره ی 35 دسی بل در بازه ی فرکانسی مشخص شده، هدف نهایی این پروژه قرار گرفته است. به طوری که پس از بررسی اصول روابط تحلیلی توصیف کننده ی یک twta سعی شده است؛ روندی کلی برای طراحی این تقویت کننده ارائه گردد. از جمله ی نتایج این بخش از کار می توان به استفاده از الگوریتم های بهینه ساز، برای طراحی اشاره کرد. شبیه سازی به روش مذکور و همچنین به کارگیری تکنیک های بهینه سازی ساختار، منتج به طرحی با توان خروجی بیش از 55 وات در بازه ی 25 تا 35 گیگاهرتز گردید. این سیستم دارای بهره ی حداقل 36 دسی بل در کل باند فرکانسی مذکور می باشد. بازدهی الکترونیکیِ این تقویت کننده به 15% رسیده است که با احتساب کلکتور، بازدهی کل سیستم به 37% خواهد رسید. همچنین تفنگ الکترونی در ولتاژ kv 5/12 و جریان ma 32 بایاس شده است تا بتواند ملزومات فعل و انفعال پرتو الکترونی و موج rf را برآورده کند. بدین ترتیب با طراحی ساختار موج کند، تفنگ الکترونی، پورت های ورودی و خروجیِ rf و کلکتور، سیستم حاصل توانایی برآورده کردن تمام اهداف در نظر گرفته شده برای طراحی را داراست.