Transcript انواع سوئیچ های استفاده شده در تغییر دهنده های فاز و مقایسه آنها

‫طراحی وشبیه سازی تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی در فرکانس‪10GHZ‬‬
‫پاییز‪89‬‬
‫سر فصل ها‬
‫‪ ‬مقدمه‬
‫‪ ‬کاربردهای تغییر دهنده فاز‬
‫‪ ‬توپولوژی های مختلف تغییر دهنده فاز‬
‫‪ ‬انواع سویئچ های استفاده شده در تغییر دهنده فاز ومقایسه آنها‬
‫‪ ‬طراحی و شبیه سازی تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با سویئچ ‪mems‬‬
‫‪2‬‬
‫مقدمه‬
‫‪ ‬ارايه های فازی بخاطر پویش الک ترونیکی فضا بدون حرکت فیزیکی انتن ها اهمیت زیادی در سیستم هامخابراتی و رادار دارند ‪.‬‬
‫عنصر اصلی در ارايه های فازی انتقال دهنده فاز می باشد ‪ .‬یک ارايه فازی ممکن است ازتعداد زیادی انتن دارای تغذیه جداگانه‬
‫بهمراه تغییردهنده فاز تشکیل گردد بنابراین انتقال دهنده های فاز بااتالف پائین ؛ هزینه ساخت ارزان و وزن کم در طراحی ارايه های‬
‫فازی نقش بسزائی دارند‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫کاربرد های تغییر دهنده فاز‬
‫• انتن های ارایه فازی‬
‫• مبدل فرکانس‬
‫• جمع (ترکیب) کننده ی توان‬
‫‪4‬‬
‫توپولوژی های مختلف تغییر دهنده فاز‬
‫• تغییر دهنده ی فاز با استفاده از خط سوئیچ شده‬
‫‪RF OUT‬‬
‫‪ ‬خط انتقال بارشده دو عنصری‬
‫‪5‬‬
‫‪RF IN‬‬
‫توپولوژی های مختلف تغییر دهنده فاز‬
‫• تغییر دهنده ی نوع استاب مونتاژ شده‬
‫‪6‬‬
‫•‬
‫روش استاپ ‪ 1‬مطابق شکل زیر است‬
‫•‬
‫و روش استاپ ‪ 2‬شماتیکی مطابق شکل زیر دارد‬
‫توپولوژی های مختلف تغییر دهنده فاز‬
‫• تغييردهندهي فازبااستفاده از مدارات فشرده‬
‫• تغيير دهنده با استفاده از شبكه سوييچ شده‬
‫• متداول ترين پيكربندي كه در شبكههاي سوييچينگ مورد استفاده قرار ميگيرند‪.‬فيلترهاي پايين گذر و‬
‫باال گذرند‪.‬‬
‫‪SPDT‬‬
‫‪switch‬‬
‫‪S 21  2‬‬
‫‪RF OUT‬‬
‫‪RF IN‬‬
‫‪S 21  1‬‬
‫‪7‬‬
‫‪SPDT‬‬
‫‪switch‬‬
‫انواع سوئیچ های استفاده شده در تغییر دهنده های فاز و مقایسه انها‬
‫‪ ‬سوئیچ‬
‫پارامتر هاي سوئيچينگ‬
‫‪ ‬زمان عبور‬
‫‪ ‬سرعت سوئیچینگ‬
‫‪ ‬اداره توان ‪RF‬‬
‫‪ ‬تطبیق امپدانس‬
‫‪ ‬تلفات جااندازی‬
‫‪ ‬ولتاژ تحریک‬
‫‪ ‬طول عمر‬
‫‪ ‬فرکانس رزونانس‬
‫انواع سوئیچ های استفاده شده در تغییر دهنده های فاز و مقایسه‬
‫انها‬
‫‪ ‬سوئيچ هاي ‪ RF‬ديود ‪PIN‬‬
‫‪ ‬سوئيچ هاي ترانزيستور هاي اثر ميدان نيمرسانا اكسيد فلزي‬
‫‪ ‬سوئيچ هاي ‪RF MEMS‬‬
‫‪9‬‬
‫انواع سوئیچ های استفاده شده در تغییر دهنده های فاز و مقایسه انها‬
‫‪ ‬تکنولوژی ‪MEMS‬‬
‫‪ ‬تاریخچه ‪MEMS‬‬
‫‪ ‬سوئيچ هاي ‪RF MEMS‬‬
‫‪10‬‬
‫‪MEMS‬تکنولوژی‬
‫یک فرایند تکنولوژي است که براي بوجود اوردن سیستمها و وسایل یکپارچه مجتمع خیلی کوچک بکارمی رود‬
‫که ازعناصر الک تریکی و مکانیکی ترکیب می شوند ‪.‬انها با استفاده از تکنیکهاي عملیات تک مرحله اي و در‬
‫سایزهاي بین کمتر از میکرومتر تا میلی متر طبقه بندي می شوند ‪.‬درسیستمهای ی که براي کاربردهاي دفاعی‪،‬‬
‫داروی ی ‪ ،‬پزشکی‪،‬الک ترونیکی مخابراتی و ‪...‬دسته بندی می شوند‬
‫‪11‬‬
‫‪MEMS‬تاریخچه‬
‫‪ ‬دهه ‪50‬استرینگیجهاي سیلیکونی به صورت تجاري موجود بودند‪.‬در سال ‪ 1959‬ریچارد فایمن درکالیفرنیا‬
‫موتورالک تریکی کوچک تر از اینچ را سا خت‪.‬‬
‫‪ ‬دهه ‪ 60‬در سال ‪1961‬اولین سنسور فشارسیلیکونی بوجود امد‪.‬در سال ‪1967‬میکرو ماشین کردن سطحی‬
‫اختراع شد‪.‬‬
‫‪ ‬دهه ‪70‬در سال ‪1970‬اولین شتابسنج سیلیکونی شکل گرفت‪.‬‬
‫‪ ‬دهه ‪80‬در اوایل سال ‪1980‬اولین تجربیات درزمینه سیلیکون میکرو ماشین شده‪ ،‬شکل گرفت ‪..‬در سال‬
‫‪1982‬در مبدل فشار خون‪ ،‬سیلیکون به عنوان یک ماده میکانیکی مورد استفاده قرار گرفت ‪.‬باالخره در سال‬
‫‪ 1988‬اولین کنفرانس ‪MEMS‬برگزار گردید‪.‬‬
‫‪12‬‬
‫سوئيچ هاي ‪RF MEMS‬‬
‫‪ ‬يك تكنولوژي كه هم مزيت هاي استفاده از سوئيچ هاي حالت جامد و هم سوئيچ هاي الك ترومكانيكي را فراهم‬
‫مي سازد سيستم هاي ‪ MEMS‬هستند‪.‬‬
‫‪ ‬بيشتر قطعات ‪MEMS‬از سيليكون به عنوان مواد اساسي يا پايه ‪،‬استفاده مي كنند‪.‬ثابت شده‬
‫است‪،‬سيليكون داراي خواص مكانيكي ويژه است ‪ ،‬كه ساخت ديوايس هاي مكانيكي با دقت باال را تسريع مي‬
‫كند‪.‬‬
‫‪13‬‬
‫سوئيچ هاي ‪RF MEMS‬‬
‫‪ ‬روش تحريك سوئيچ هاي ‪RF MEMS‬‬
‫‪ ‬الك تروستاتيكي‬
‫‪ ‬الك ترومغناطيسي‬
‫‪ ‬مغناطيسي‬
‫‪ ‬پيزو الك تريك‬
‫‪ ‬گرماي ي‬
‫‪ ‬تحريك الك تروستاتيكي ‪،‬عمومي ترين روش براي سوئيچ هاي ‪ MEMS‬به خاطر مصرف توان است‪.‬‬
‫‪14‬‬
‫سوئيچ هاي اتصال سري الك تروستاتيكي‬
‫‪ ‬ميكرو پايه اي كه به صورت الك تروستاتيكي تحريك مي شود‬
‫‪15‬‬
‫سوئيچ هاي اتصال سري الك تروستاتيكي‬
‫‪ ‬سيستم هاي ‪MEMS‬ترکيب مولفه هاي مکانيکي و الک ترونيکي روي يک زير اليه با استفاده از فرايند هاي ‪IC‬است ‪.‬مولفه هاي‬
‫الک ترونيکي با استفاده از فرايند ‪IC‬استاندارد ‪،‬ساخته مي شوند‪.‬مولفه هاي ميکرو مکانيکي با استفاده از فرايند ماشين کاري ساخته‬
‫مي شونددر سيستم هاي ‪،MEMS‬مولفه هاي ميکرو الک ترونيکي به عنوان مغز سيستم وبخش ميکرو مکانيکي به عنوان بازو و‬
‫چشم سيستم در نظر گرفته مي شود‬
‫‪16‬‬
‫سوییچ ‪ MEMS‬سه پورتی‬
‫‪ ‬یک سوییچ ‪MEMS‬سه پورتی برای یک تغییر دهنده فاز ‪MEMS‬با بایاس الک ترود ی که به طور مجزا از خط انتقال مایکروویو‬
‫که برای کمترین تداخل بین بایاس و سیگنال مایکروویو طراحی شده است ‪ .‬سوییچ های ‪MEMS‬دارای ویژگی های توان کم‬
‫‪,‬ایزوالسیون باال ‪,‬پهن باند وسیع وتوان مصرفی پایین می باشد با بهینه سازی های انجام شده روی قسمت میکانیکی نتایج زیر‬
‫بدست امده است‪.‬ولتاژقطع وهمینطور فرکانس رزونانس میکانیکی ومقدار وزن پایه و ثابت فنر در جدول زیر امده است‬
‫‪17‬‬
‫ساختار مکانیکی و مدل مداری سوئیچ‬
‫‪18‬‬
‫نتایج حاصل از انداره گیری های تلفات جا اندازی و تلفات برگشتی بعد از‬
‫ساخت سوییچ‬
‫‪19‬‬
‫طراحی و شبیه سازی تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با سوییچ ‪MEMS‬‬
‫‪ ‬شبیه سازی سوییچ ‪MEMS‬بکار برده شده در تغییر دهنده فاز‬
‫‪ ‬طرح کلی تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی‬
‫‪ ‬شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با خط انتقال بی تلف‬
‫‪ ‬شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬
‫‪ ‬چیدمان بلوک ها در تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی وشبیه سازی‬
‫‪20‬‬
‫شبیه سازی سوییچ ‪MEMS‬بکار برده شده در تغییر دهنده فاز‬
‫‪ ‬ابتدا مدار سوییچ درهر دو حالت خاموش و روشن با پارامتر های اندازه گیری شده رسم کرده و‪ .‬برای شروع یک سوییچ ‪ MEMS‬را‬
‫در نرم افزار ‪ ADS‬شبیه سازی می کنیم و از انجاییکه ‪ MEMS‬یک قطعه مکانیکی است و این نرم افزار چون قابلیت شبیه‬
‫سازی چنین رفتاری را ندارد‪ ،‬از مدل فشرده این سوییچ استفاده می شود‪.‬‬
‫در حالت روشن بودن سوییچ داریم‬
‫‪21‬‬
dB(
-30
-35
-40
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
freq, GHz
‫بکار برده شده در تغییر دهنده فاز‬MEMS ‫شبیه سازی سوییچ‬
m2
freq=10.00GHz
dB(S(1,2))=-0.094
m1
freq=10.00GHz
dB(S(1,1))=-20.216
-0.05
-10
m2
-15
m1
-20
dB(S(1,1))
-0.15
-25
-30
-0.20
-35
-40
-0.25
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0
20
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
freq, GHz
freq, GHz
‫راداریم‬-20dB ‫و برای حالت خاموش بودن سوییچ ایزوالسیونی معادل‬
m3
freq= 10.00GHz
dB(S(3,4))=-19.805
-10
m2
freq=10.00GHz
dB(S(1,2))=-0.094
-0.05
-15
m2
m3
-0.10
-20
dB(S(1,2))
0
dB(S(3,4))
dB(S(1,2))
-0.10
-25
-30
-0.15
-0.20
-35
-0.25
-40
0
2
4
6
8
10
12
freq, GHz
14
16
18
20 0
2
4
6
8
10
12
freq, GHz
14
16
18
20
22
‫طرح کلی تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی‬
‫‪ ‬طرحی کلی از تغییر دهنده فاز‪ 5‬بیتی درشکل زیر نشان داده شده است این طرح از ترکیب ‪ 5‬بیت فاز(‪، 90 ، 45 ، 22.5 ، 11.25‬‬
‫‪) 180‬بخش های تغییر فاز هستند ‪.‬‬
‫‪23‬‬
‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با خط انتقال بی تلف‬
‫‪ ‬برای شروع ابتدا هر بخش از ‪ 5‬بخش را بطور مستقل مدل می کنیم‪.‬‬
‫‪SPDT‬‬
‫‪switch‬‬
‫‪11.25 deg‬‬
‫‪RF IN‬‬
‫‪RF OUT‬‬
‫‪0 deg‬‬
‫‪24‬‬
‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با خط انتقال بی تلف‬
‫در حالت صفر درجه داریم‬
‫‪m2‬‬
‫‪freq=10.00GHz‬‬
‫‪dB(S(2,1))=-0.178‬‬
‫‪m3‬‬
‫‪freq=10.00GHz‬‬
‫‪dB(S(1,1))=-17.794‬‬
‫‪-0.1‬‬
‫‪-10‬‬
‫‪m3‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪-15‬‬
‫‪-30‬‬
‫))‪dB(S(1,1‬‬
‫‪-25‬‬
‫‪-0.3‬‬
‫‪-0.4‬‬
‫‪-35‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪-40‬‬
‫‪20‬‬
‫‪18‬‬
‫‪16‬‬
‫‪14‬‬
‫‪12‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪freq, GHz‬‬
‫‪25‬‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪20‬‬
‫‪18‬‬
‫‪16‬‬
‫‪14‬‬
‫‪12‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪freq, GHz‬‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫))‪dB(S(2,1‬‬
‫‪-20‬‬
‫‪-0.2‬‬
m4
freq= 10.00GHz
dB(S(3,3))=-16.941
-10
‫ بیتی با خط انتقال بی تلف‬5 ‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز‬
m4
dB(S(3,3))
-15
-20
-25
-30
‫ درجه داریم‬11025 ‫ و در حالت‬
-35
0
m4
freq= 10.00GHz
dB(S(3,3))=-16.941
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
m5
freq= 10.20GHz
freq, GHz
dB(S(3,4))=-0.196
-0.1
-10
m5
m4
dB(S(3,4))
dB(S(3,3))
-15
-0.2
-20
-25
-0.3
-0.4
-30
-0.5
-35
0
0
2
4
6
8
10
12
m5
14
16
18
2
20
6
8
10
12
14
16
18
20
freq, GHz
freq= 10.20GHz
freq, GHz
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
0
2
4
6
8
10
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
m7
dB(S(3,4))=-0.196 freq= 10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-10.246
m5
0
-0.1
dB(S(3,4))
4
12
freq, GHz
-5
m7
-10
-15
-20
14
-25
16
0
18
2
20
4
6
8
10
12
freq, GHz
14
16
18
20
26
‫ بیتی با خط انتقال بی تلف‬5 ‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز‬
‫ درجه داریم‬2205 ‫ و در حالت‬
m4
freq= 10.00GHz
dB(S(3,3))=-17.465
-10
m4
dB(S(3,3))
-15
-20
-25
m7
freq= 10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-21.244
-35
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
m5
freq=
10.20GHz
freq, GHz
dB(S(3,4))=-0.183
-0.10
dB(S(3,4))
-0.15
m5
-0.20
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
-30
0
-10
m7
-20
-30
-40
-50
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
freq, GHz
-0.25
-0.30
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
freq, GHz
27
‫ بیتی با خط انتقال بی تلف‬5 ‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز‬
‫ درجه داریم‬45 ‫ و در حالت‬
m4
freq= 10.00GHz
dB(S(3,3))=-19.676
m4
-15
dB(S(3,3))
-20
-25
-30
-35
m7
freq=10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-43.783
-40
-50
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
m5
freq=
10.20GHz
freq, GHz
dB(S(3,4))=-0.149
-0.10
dB(S(3,4))
-0.11
-0.12
-0.13
-0.14
m5
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
-45
0
-20
m7
-40
-60
-80
-100
0
-0.15
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
freq, GHz
-0.16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
freq, GHz
28
‫ بیتی با خط انتقال بی تلف‬5 ‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز‬
‫ درجه داریم‬90 ‫ و در حالت‬
m4
freq=10.00GHz
dB(S(3,3))=-40.988
-10
-30
m7
freq=10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-89.635
m4
-40
-50
-60
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
m5
freq=10.20GHz
freq, GHz
m5dB(S(3,4))=-0.110
-0.10
dB(S(3,4))
-0.15
-0.20
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
dB(S(3,3))
-20
300
200
100
0
m7
-100
-200
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
-0.25
freq, GHz
-0.30
-0.35
-0.40
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
freq, GHz
29
‫ بیتی با خط انتقال بی تلف‬5 ‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز‬
‫ درجه داریم‬180 ‫ و در حالت‬
m4
freq=10.00GHz
dB(S(3,3))=-18.945
-10
m4
dB(S(3,3))
-20
-30
-40
m7
freq=10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=180.001
m7
-50
0
2
4
6
8
10
12
m5
14
16
18
20
freq=10.20GHz
freq, GHz
dB(S(3,4))=-0.160
m5
-0.1
dB(S(3,4))
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-0.6
0
2
4
6
8
10
12
freq, GHz
14
16
18
20
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
-60
200
100
0
-100
-200
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
freq, GHz
30
‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬
‫‪ ‬حال برای اینکه همه این خطوط را بتوان بصورت فشرده پیاده سازی کرد نیاز است که خطوط انتقال بصورت خمیده پیاده سازی‬
‫شوند‪ .‬و برای اینکار هم سعی می کنیم از فیبر واقعی تری استفاده کنیم‬
‫مشخصات فیبر استفاده شده برای شبیه سازی‬
‫‪31‬‬
‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬
‫مدار شبیه سازی برای ‪ 11.25‬درجه‬
‫‪32‬‬
‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬
‫‪ ‬برای صفر درجه داریم‬
‫‪m1‬‬
‫‪freq= 10.00GHz‬‬
‫‪dB(S(1,1))=-16.438‬‬
‫‪-15.5‬‬
‫‪-16.0‬‬
‫‪m1‬‬
‫‪-17.0‬‬
‫))‪dB(S(1,1‬‬
‫‪-16.5‬‬
‫‪-17.5‬‬
‫‪-18.0‬‬
‫‪12.0‬‬
‫‪11.5‬‬
‫‪12.0‬‬
‫‪11.5‬‬
‫‪11.0‬‬
‫‪10.0‬‬
‫‪10.5‬‬
‫‪9.5‬‬
‫‪9.0‬‬
‫‪8.5‬‬
‫‪8.0‬‬
‫‪freq, GHz‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪freq= 10.20GHz‬‬
‫‪dB(S(2,1))=-0.203‬‬
‫‪-0.17‬‬
‫‪-0.18‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪-0.20‬‬
‫‪-0.21‬‬
‫‪-0.22‬‬
‫‪-0.23‬‬
‫‪33‬‬
‫‪11.0‬‬
‫‪10.5‬‬
‫‪10.0‬‬
‫‪9.5‬‬
‫‪freq, GHz‬‬
‫‪9.0‬‬
‫‪8.5‬‬
‫‪8.0‬‬
‫))‪dB(S(2,1‬‬
‫‪-0.19‬‬
‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬
‫‪ ‬برای ‪ 11.25‬درجه داریم‬
‫‪m6‬‬
‫‪freq= 10.00GHz‬‬
‫‪dB(S(3,3))=-16.385‬‬
‫‪-15‬‬
‫‪m6‬‬
‫‪-16‬‬
‫))‪dB(S(3,3‬‬
‫‪-17‬‬
‫‪-18‬‬
‫‪-19‬‬
‫‪12.0‬‬
‫‪11.5‬‬
‫‪11.0‬‬
‫‪10.5‬‬
‫‪9.5‬‬
‫‪10.0‬‬
‫‪9.0‬‬
‫‪8.5‬‬
‫‪8.0‬‬
‫‪freq, GHz‬‬
‫‪m3‬‬
‫‪freq= 10.00GHz‬‬
‫‪dB(S(3,4))=-0.201‬‬
‫‪-0.14‬‬
‫‪-0.16‬‬
‫‪m3‬‬
‫‪-0.20‬‬
‫‪-0.22‬‬
‫‪12.0‬‬
‫‪34‬‬
‫‪11.5‬‬
‫‪11.0‬‬
‫‪10.5‬‬
‫‪10.0‬‬
‫‪9.5‬‬
‫‪freq, GHz‬‬
‫‪9.0‬‬
‫‪8.5‬‬
‫‪8.0‬‬
‫))‪dB(S(3,4‬‬
‫‪-0.18‬‬
‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬
‫‪ ‬با توجه به نتایج به دست امده می بینیم میزان برگشتی خوبی به دست نیامده برای کاهش برگشتی روی تطبیق خمیدگی ها کار می‬
‫کنیم‪.‬‬
‫‪35‬‬
‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬
‫‪m1‬‬
‫‪freq= 10.00GHz‬‬
‫‪dB(S(1,1))=-21.775‬‬
‫‪ ‬برای صفر درجه داریم‬
‫‪-21.6‬‬
‫‪m1‬‬
‫‪-21.8‬‬
‫‪-22.2‬‬
‫))‪dB(S(1,1‬‬
‫‪-22.0‬‬
‫‪-22.4‬‬
‫‪-22.6‬‬
‫‪12.0‬‬
‫‪11.5‬‬
‫‪12.0‬‬
‫‪11.5‬‬
‫‪11.0‬‬
‫‪10.0‬‬
‫‪10.5‬‬
‫‪9.5‬‬
‫‪9.0‬‬
‫‪8.5‬‬
‫‪8.0‬‬
‫‪freq, GHz‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪freq= 10.20GHz‬‬
‫‪dB(S(2,1))=-0.134‬‬
‫‪-0.128‬‬
‫‪-0.130‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪-0.134‬‬
‫‪-0.136‬‬
‫‪11.0‬‬
‫‪10.5‬‬
‫‪10.0‬‬
‫‪9.5‬‬
‫‪freq, GHz‬‬
‫‪36‬‬
‫‪9.0‬‬
‫‪8.5‬‬
‫‪8.0‬‬
‫))‪dB(S(2,1‬‬
‫‪-0.132‬‬
‫ بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬5 ‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز‬
‫ درجه داریم‬11.25 ‫ برای‬
m6
freq= 10.00GHz
dB(S(3,3))=-23.842
-23.0
m6
dB(S(3,3))
-23.5
-24.0
-24.5
m7
freq= 10.30GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-11.595
-25.0
-26.0
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
m3
freq= 10.00GHz
dB(S(3,4))=-0.125
-0.121
dB(S(3,4))
-0.122
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
-25.5
-8
-9
-10
m7
-11
-12
-13
-14
8.0
-0.123
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
-0.124
m3
-0.125
-0.126
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
37
‫ بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬5 ‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز‬
m6
freq= 10.00GHz
dB(S(3,3))=-26.965
‫ درجه داریم‬22.5 ‫ برای‬
-24
m6
dB(S(3,3))
-26
-28
-30
-32
m7
freq= 10.30GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-23.228
-34
-36
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
8.0
freq, GHz
m3
freq= 10.00GHz
dB(S(3,4))=-0.119
-0.117
dB(S(3,4))
-0.118
m3
-0.119
-16
-18
-20
m7
-22
-24
-26
-28
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
-0.120
-0.121
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
38
‫ بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬5 ‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز‬
‫ درجه داریم‬45 ‫ برای‬
m6
freq= 10.00GHz
dB(S(3,3))=-55.060
-20
m7
freq= 10.30GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-46.553
-40
m6
-50
-60
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
m3
freq= 10.00GHz
dB(S(3,4))=-0.118
m3
-0.115
dB(S(3,4))
-0.120
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
dB(S(3,3))
-30
-35
-40
m7
-45
-50
-55
8.0
-0.125
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
-0.130
-0.135
-0.140
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
39
‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬
‫‪ ‬برای ‪90‬درجه داریم‬
‫‪40‬‬
‫ بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬5 ‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز‬
m6
freq=10.00GHz
dB(S(3,3))=-31.899
‫درجه داریم‬90 ‫ برای‬
-20
dB(S(3,3))
-25
m6
-30
m7
freq= 10.30GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-89.783
-35
-45
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
m3
freq=10.00GHz
dB(S(3,4))=-0.126
-0.11
m3
-0.12
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
-40
-60
-70
-80
m7
-90
-100
-110
dB(S(3,4))
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
-0.13
freq, GHz
-0.14
-0.15
-0.16
-0.17
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
41
‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬
‫‪ ‬برای ‪180‬درجه داریم‬
‫‪42‬‬
‫ بیتی با فیبر واقعی و خطوط خمیده‬5 ‫شبیه سازی هر بیت فاز تغییر دهنده فاز‬
m6
freq= 10.00GHz
dB(S(3,3))=-20.967
m6
-20
‫درجه داریم‬180 ‫ برای‬
dB(S(3,3))
-25
-30
-35
m7
freq= 10.30GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=180.486
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
m3
freq= 10.00GHz
dB(S(3,4))=-0.141
-0.11
dB(S(3,4))
-0.12
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
-40
240
220
200
m7
180
160
140
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
-0.13
freq, GHz
m3
-0.14
-0.15
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
freq, GHz
43
‫چیدمان بلوک ها در تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی وشبیه سازی‬
‫‪ ‬بعد از اینکه هر کدام از قسمت های شیفت دهنده فاز را طراحی و مدل کردیم باید این ماژول ها را در کنار هم قرار داده و در این‬
‫حالت رفتار ان را بررسی کنیم‪ .‬نک ته ای که اینجا وجود دارد نحوه چیدمان بلوک ها است ‪ .‬در ابتدا به ترتیب اختالف فاز این بلوک ها‬
‫را پشت سر هم می چینیم‬
‫‪44‬‬
‫ بیتی وشبیه سازی‬5 ‫چیدمان بلوک ها در تغییر دهنده فاز‬
‫درجه داریم‬11.25 ‫ برای‬
m3
freq=10.00GHz
dB(S(1,1))=-17.976
m7
freq=10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=11.379
-17
m3
-19
-20
-21
-22
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4
10.6 10.8 11.0
freq, GHz
-0.58
dB(S(2,1))
-0.59
m1
freq=10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.636
-0.60
-0.61
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
dB(S(1,1))
-18
13.0
12.5
12.0
m7
11.5
11.0
10.5
10.0
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
-0.62
m1
-0.63
-0.64
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
45
‫چیدمان بلوک ها در تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی وشبیه سازی‬
‫‪ ‬در این حالت میزان سیگنال برگشتی مناسب نمی باشد ‪ ،‬چون که ما حداقل عدد ‪ -20dB‬را انتظار می کشیدیم‬
‫‪ ‬حال با جابه حا کردن بلوک ها می خواهیم که هم برگشتی و هم حجم اشغالی را مناسبتر کنیم‬
‫• با چیدمانی بشکل زیر‬
‫‪46‬‬
‫ بیتی وشبیه سازی‬5 ‫چیدمان بلوک ها در تغییر دهنده فاز‬
‫درجه داریم‬11.25 ‫ برای‬
m3
freq= 10.00GHz
dB(S(1,1))=-29.722
-24
dB(S(1,1))
-26
-28
m3
m7
freq= 10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=11.443
-32
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
-0.54
dB(S(2,1))
-0.55
m1
m1
freq= 10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.560
-0.56
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
-30
13
12
m7
11
10
9
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
-0.57
-0.58
-0.59
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
47
dB(S
-28
m3
-30
‫ بیتی وشبیه سازی‬5 ‫چیدمان بلوک ها در تغییر دهنده فاز‬
-32
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
m1
freq=10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.560
-0.54
m3
freq=10.00GHz
dB(S(1,1))=-29.722
-24
dB(S(2,1))
-0.55
m1
-0.56
‫درجه داریم‬22.5 ‫ برای‬
-0.57
-0.58
-0.59
9.0
9.2
9.4
9.6
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
m7
freq=10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=22.406
-28
m3
-30
-32
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
m1
freq=10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.560
-0.54
26
25
24
m7
23
22
21
20
9.0
-0.55
m1
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
-0.56
-0.57
-0.58
-0.59
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
m7
freq=10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=22.406
2))
dB(S(2,1))
9.8
freq, GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
dB(S(1,1))
-26
26
48
dB(S(1,1))
-20.0
-20.5
m3
‫ بیتی وشبیه سازی‬5 ‫چیدمان بلوک ها در تغییر دهنده فاز‬
-21.0
-21.5
-22.0
-22.5
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
m1
freq=10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.571
-0.55
m3
freq=10.00GHz
dB(S(1,1))=-21.129
-19.0
dB(S(2,1))
-0.56
m1
‫درجه داریم‬45 ‫ برای‬
-0.57
-0.58
-0.59
-19.5
-0.60
dB(S(1,1))
-20.0
9.0
-20.5
9.2
9.4
9.6
m3
-21.0
m7
freq=10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-45.363
-22.0
-40
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
m1
freq=10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.571
-0.55
m1
-0.57
-42
m7
-44
-46
-48
-50
-52
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
-0.58
-0.59
-0.60
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
-40
(1,2))
dB(S(2,1))
-0.56
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
-22.5
9.2
10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0
freq, GHz
-21.5
9.0
9.8
-42
m7
freq=10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-45.363
49
d
-28
-30
‫ بیتی وشبیه سازی‬5 ‫چیدمان بلوک ها در تغییر دهنده فاز‬
-32
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
9.0
freq, GHz
m1
freq= 10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.557
-0.53
dB(S(2,1))
-0.54
-20
-0.59
-22
-0.60
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
m3
-24
‫درجه داریم‬90 ‫ برای‬
-0.57
-0.58
freq, GHz
-26
m7
freq= 10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-87.245
-32
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
9.0
freq, GHz
m1
freq= 10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.557
-0.53
-0.54
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
-28
-30
300
200
100
0
m7
-100
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
-0.56
9.2
m1
-0.55
9.0
freq, GHz
-0.57
-0.58
-0.59
-0.60
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
9.0
freq, GHz
))
dB(S(2,1))
-0.56
9.0
dB(S(1,1))
m3
freq= 10.00GHz
dB(S(1,1))=-25.130
m1
-0.55
300
m7
freq= 10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-87.245
50
dB(S
-30
-32
‫ بیتی وشبیه سازی‬5 ‫چیدمان بلوک ها در تغییر دهنده فاز‬
-34
-36
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
9.0
freq, GHz
m1
freq= 10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.562
-0.54
-0.55
m1
dB(S(2,1))
m3
freq= 10.00GHz
dB(S(1,1))=-29.196
-22
-24
‫درجه داریم‬180 ‫ برای‬
-0.57
-0.58
-0.59
-26
m3
-28
-0.60
freq, GHz
-34
m7
freq= 10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=185.534
-36
m1
freq= 10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.562
-0.54
-0.55
m1
-0.56
m7
190
180
170
160
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
-0.58
200
9.0
-0.57
210
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
9.0
freq, GHz
dB(S(2,1))
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
-32
9.8
9.6
9.4
-30
9.2
9.0
dB(S(1,1))
-0.56
freq, GHz
-0.59
-0.60
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
9.0
freq, GHz
210
m7
freq= 10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=185.534
51
dB(S(1,1))
-25
-30
m3
-35
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
9.0
‫و در نهایت برای یک زاویه دلخواه نیز شبیه سازی را انجام می دهیم‬
freq, GHz
m1
freq= 10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.546
-0.52
m1
33.75 
-0.58
-15
-0.60
-20
-0.62
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
-25
freq, GHz
-30
m7
freq= 10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-33.893
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
9.0
freq, GHz
m1
freq= 10.00GHz
dB(S(2,1))=-0.546
-0.52
m1
-0.54
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))
m3
-35
-30
-32
m7
-34
-36
-38
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
-0.56
9.2
9.0
freq, GHz
-0.58
-0.60
-0.62
11.0
10.8
10.6
10.4
10.2
10.0
9.8
9.6
9.4
9.2
9.0
freq, GHz
se(S(3,4))-phase(S(1,2))
dB(S(2,1))
-0.56
9.0
dB(S(1,1))
m3
freq= 10.00GHz
dB(S(1,1))=-33.327
dB(S(2,1))
-0.54
-30
m7
freq= 10.00GHz
phase(S(3,4))-phase(S(1,2))=-33.893
-32
m7
-34
-36
52
53
‫نتیجه گیری و پیشنهادات‬
‫‪ ‬تغییر دهنده فاز ‪ 5‬بیتی ارائه شده با سویئچ ‪ mems‬در کمترین سایز طراحی و شبیه سازی شد ‪.‬سویئچ ‪mems‬سه پورتی‬
‫استفاده شده در این تغییر دهنده روی کاهش اثرات ولتاژ تحریک ‪dc‬بسیار موثر بوده ‪.‬و تغییر دهنده فاز دارای دقت تغییر فاز و‬
‫تلفات عبوری خوبی می باشد‬
‫‪54‬‬