بخشی از مقاله
بررسی عملکرد مدولاتور دامنه متوازن طراحی شده با استفاده از طبقه
تفاضلی
چکیده:در این مقاله به بررسی مدولاتور متوازن با استفاده از طبقه تفاضلی مـی پـردازیم. بـراي نشـان دادن مزایـاي اي مدولاتور آن را با مدار مدولاتور ساده تک ترانزیستوري مقایسه می نماییم. هر دو مدار توانایی تولید سیگنال AM را دارند.
مدولاتور تک ترانزیستوري با استفاده از تنها یک ترانزیستور دو قطبی ساخته شده وداراي THD بالا ،بهـره DC پـایین و در نتیجه توان پایین است. اما مدولاتور متوازن با استفاده از یک طبقه تفاضلی از ترانزیسـتورهاي دو قطبـی سـاخته شـده و داراي THD پایین، بهره DC بالا و در نتیجه توان بالا می باشد و این یک مزیت براي این مدولاتور است.
واژه هاي کلیدي: بهره ، ترانزیستور، تفاضلی ، مدولاتور ، متوازن
-1 مقدمه
سیستمهاي مدولاسیون با وجود قدمتی که دارند هنوز هم در سیستمهاي مخابراتی بـه طـور گسـترده اي مـورد اسـتفاده قـرار می گیرند. مدولاسیون و کد گذاري عملیاتی هستند کـه در فرسـتنده بـراي دسـتیابی بـه انتقـال مـوثر و قابـل اعتمـاد انجـام می شوند. هدف اصلی مدولاسیون در یک سیستم مخابراتی ایجاد سیگنال مدوله شده اي است که با مشخصات کانال مخابراتی همخوانی داسته باشد. انتقال سیگنال به فواصل دور همیشه با حرکت امواج الکترومغناطیسی همراه است، چه محـیط ، هـدایت کننده باشد و چه نباشد. بازده هر روش انتقالی به فرکانس سیگنال منتقل شـده بسـتگی دارد. بـا اسـتفاده از خاصـیت انتقـال فرکانسی مدولاسیون موج پیوسته می توان اطلاعات پیام را روي حاملی سوار کرد کـه فرکانسـش بـراي روش انتقـال برگزیـده مناسب باشد.[4],[2]
روشهاي مختلفی براي مدولاسیون وجود دارد و به کار می رود. یک دسته بـزرگ از روشـهاي مدولاسـیون ، مدولاسـیون دامنه یا AM می باشند. در این مدولاسیون، سیگنالی که قصد انتقالش را داریم دامنه سیگنال دیگري را تغییر می دهد . یک شکل بسیار متداول مدولاسیون دامنه، مدولاسیون دامنه سینوسی استاندارد است. این روش مدولاسیون را می توان با اسـتفاده از مدارهاي متفاوتی پیاده سازي نمود. از جمله این مدارها ، مدار مدولاسیون دامنه تک ترانزیستوري و مدار مدولاسیون دامنـه متوازن با استفاده از طبقه تفاضلی می باشند.[3],[2]
امروزه در شبکه هاي مخابراتی نوین که بر پایه ارسال دیتا بر اساس مدولاسیون هاي CW توسعه پیـدا کـرده انـد، اسـتفاده از مدولاتور هایی که قابلیت اطمینان بالاتري داشته باشند، یک مزیت مهم و کلیدي براي آنها به حساب می آید.
در ادامه ما نتایج حاصل از یک تحقیق در مورد طراحی و مقایسه نتایج حاصـل از شـبیه سـازي دو مـدار یکـی از نـوع تـک ترانزیستوري و دیگري با استفاده از طبقه تفاضلی که هر دو با استفاده از ترانزیستورهاي دو قطبی طراحی شده اند را براي نشـان دادن عملکرد مدار مدولاتور دامنه طراحی شده با استفاده از طبقه تفاضلی مورد بررسی قرار خواهیم داد.
-2 انتخاب مدار و شبیه سازي
در ابتدا از هر نمونه یک مدار انتخاب می کنیم تا آن را شبیه سازي نماییم. براي مدولاتور تـک ترانزیسـتوري مـدار شـکل 1 و
براي مدولاتور متوازن با استفاده از طبقه تفاضلی ، شکل 2 را انتخاب می نماییم. خروجی هر دو مدار در صورتی که به درستی طراحی شوند، سیگنال مدولاسیون دامنه استاندارد خواهد بود.
شکل :(1) مدار مدولاتور دامنه تک ترانزیستوري[5]
شکل(:(2 مدار مدولاتور دامنه متوازن با استفاده از طبقه تفاضلی[6]
-2-1 مدولاتور تک ترانزیستوري
مدار شکل 1 را در نطر بگیرید.[5] این مدار را به کمک نرم افزار Hspice طراحی و شبیه سازي مـی نمـاییم. مقـدار نهـایی پارامترهاي مدار پس از طراحی مطابق با مقادیر جدول 1 مـی باشـد. بـراي طراحـی از ترانزیسـتور مـدل BC548 کـه یـک
ترانزیستور NPN اپیتاکسیال سیلیکونی است ، استفاده نموده ایم.[7]
جدول :(1) مقادیر مربوط به عناصر مدار شکل 1
براي شبیه سازي، یک سیگنال با دامنه 5 ولت و با فرکانس 1KHz به عنـوان سـیگنال صـدا بـه V(G2) و یـک سیگنال فرکانس بالا با دامنه 10mV و فرکانس 200KHZ به عنوان سیگنال حامل بـه V(G1) اعمـال مـی کنـیم.
سیگنال هاي ورودي و سیگنال AM خروجی حاصل از تحلیل گذراي مدار به صورت شکل 3 می باشد.
شکل :(3) سیگنال هاي ورودي و سیگنال AM خروجی مدار شکل 1
ملاحظه می نماییم که خروجی مدار سیگنال AM استاندارد می باشد. شـکل 4 تحلیـل AC مربـوط بـه گـره خروجـی V(mod) مدار شکل 1 را نشان می دهد.
با استفاده از دستور .FOURE ، نرم افزار hspice سري فوریه سیگنال خروجـی حاصـل از تحلیـل گـذرا را محاسـبه و بـا استفاده از آن مقدار THD مدار را محاسبه می نماید.
