Tesi di Laurea in Elettronica per le Telecomunicazioni

Presentazione sul tema: "Tesi di Laurea in Elettronica per le Telecomunicazioni"— Transcript della presentazione:

1 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 STUDIO PER LA PROGETTAZIONE DELL’AMPLIFICATORE RF DI POTENZA PER IL TRASMETTITORE DEL SATELLITE ATMOCUBE MEDIANTE L’UTILIZZO DEL SOFTWARE DI SIMULAZIONE AWR Laureando Mauro Popesso Relatore Prof. Mario Fragiacomo Correlatore Prof. Sergio Carrato Anno Accademico

2 Il Satellite AtmoCube Misure Frequenza TX in UHF (437.49 MHz)
Spettro radiazione solare Intensità campo magnetico terrestre Frequenza TX in UHF ( MHz) Potenza irradiata > 1 W Aumentata a 2 W in via cautelativa Trieste, 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, 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, Mauro Popesso

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

6 Schema a Blocchi Trieste, Mauro Popesso

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

8 Scelta dei Componenti Trieste, Mauro Popesso

9 Scelta dei Componenti – 1 Stadio 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, Mauro Popesso

10 Scelta dei Componenti – 2 Stadio Finale
Polyfet L2711 LDMOS N-channel Enhancement 500 MHz VDD = 7.5 V Pout = 7 W Pd(max) = 80 W Trieste, Mauro Popesso

11 Scelta dei Componenti – 3 Driver
Infineon BFP450 NPN Silicon RF Transistor VCC = 5 V IC(max) = 100 mA hfe(typ) = 95 Pd(max) = 450 mW Trieste, Mauro Popesso

12 Scelta dei Componenti – 4 Driver
Infineon BFP196 NPN Silicon RF Transistor VCC = 5 V IC(max) = 150 mA hfe(typ) = 100 Pd(max) = 700 mW Trieste, Mauro Popesso

13 Stadio Finale Trieste, Mauro Popesso

14 Stadio Finale – 1 Classe di Amplificazione
Alto rendimento Classe C o E 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 Trieste, Mauro Popesso

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

16 Stadio Finale – 3 Adattamento in Uscita
Ropt e Cout Trieste, Mauro Popesso

17 Simulazione con AWR – 1 Stadio Finale
Trieste, Mauro Popesso

18 Simulazione con AWR – 2 Stadio 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, Mauro Popesso

19 Simulazione con AWR – 3 Stadio Finale
Circuito ottimizzato dal software Trieste, Mauro Popesso

20 Simulazione con AWR – 4 Stadio Finale
Adatt. (Zout)* G = 4.3 dB Pout = 27.3 dBm PDD = 29.6 dBm η = 59 % 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 Trieste, Mauro Popesso

21 Ottimizzazione Calcolo delle impedenze delle reti di adattamento
Rete di ingresso Rete di uscita Normalizzato Normalizzato ZAdatt_in = j 4.94 Ω ZAdatt_out = j 0.35 Ω dal datasheet Zin = 0.4 – j 4.4 Ω Trieste, Mauro Popesso

22 Problemi nella Simulazione Vgate e Is
Trieste, Mauro Popesso

23 Driver Trieste, Mauro Popesso

24 Possibilità di deriva termica
Driver Active Bias Possibilità di deriva termica del BJT Stabilizzazione in T Active Bias Trieste, Mauro Popesso

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

26 Simulazione con AWR – 6 Driver 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, Mauro Popesso

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

29 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 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