การออกแบบวงจรขยายสัญญาณความถี่ 2.45 GHz โดยใช้ทรานซิสเตอร์(ตอนที่ 2 การออกแบบวงจร Matching Networks)(ต่อ)(9,629 views)
การออกแบบวงจรขยายสัญญาณความถี่ 2.45 GHz โดยใช้ทรานซิสเตอร์(ตอนที่ 2 การออกแบบวงจร Matching Networks)(ต่อ)
ประพล จาระตะคุ* ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. ชาญชัย ทองโสภา
*Email: prapol@sut.ac.th
—————————————————————————————————————————-
หาความยาวของสายส่งบนแผนภูมิสมิท โดยลากเส้นตรงจากจุด ผ่านจุด A จะได้ มีค่าเท่ากับ คำนวณความยาวสายส่งจะได้เท่ากับ ดังรูปที่ 7
รูปที่ 7 แสดงการหาค่าความยาวของสายส่งด้านอินพุต
ดังนั้นจะได้ความยาวของสายส่งด้านอินพุต ดังรูปที่ 8
รูปที่ 8 สายส่งด้านอินพุต
พิจารณาด้านเอาต์พุต
รูปที่ 9 วงจรโครงข่ายแมตช์ชิ่งด้านเอาต์พุต
จะได้ 
และ 
นำค่า 
มาพล็อตบนแผนภูมิสมิท
รูปที่ 10 แสดงตำแหน่ง บนแผนภูมิสมิท
ลากวงกลมมีจุดศูนย์กลางที่จุด 
และมีรัศมีเท่ากับระยะจากจุด ถึง จากนั้นลากเส้นตรงจากจุด ผ่านจุดศูนย์กลางและตัดส่วนโค้งของวงกลมที่อยู่ตรงข้ามจุด ซึ่งจะเป็นค่าแอดมิตแตนซ์ (
) และเส้นตรงนี้จะตัดที่ λ มีค่าเท่ากับ 0.356λ ดังรูปที่ 11
รูปที่ 11 แสดงการเปลี่ยนค่าอิมพีแดนซ์เป็นแอดมิตแตนซ์
เนื่องจากตัวอย่างนี้ทำการวนขึ้นด้านบนของแผนภูมิสมิทเพื่อให้ได้ค่าหลังจากที่กำจัดค่าจริงออกแล้วเหลือเพียง +jb ซึ่งเป็นวิธีการทำ open shunt stub จากนั้นลากเส้นตามส่วนโค้งที่มีค่าจริงเท่ากับ 1.0 ขึ้นไปตัดกับวงกลมจะได้จุด B มีค่าเท่ากับ 1+2j แล้วลากเส้นตามส่วนโค้งของวงกลมไปหาจุด ดังรูปที่ 12
รูปที่ 12 แสดงการวนแผนภูมิสมิทเพื่อกำจัดค่าจริง
หาความยาวของ open shunt stub โดยลากเส้นจากจุด A ไปยังจุด B จากนั้นลากเล้นตรงจากจุด ผ่านจุด B จะได้ค่าความยาวของ open shunt stub มีค่าเท่ากับ 0,192λ ดังรูปที่ 13
รูปที่ 13 การหาค่าความยาวของ open shunt stub ด้านเอาต์พุต
หาความยาวของสายส่ง บนแผนภูมิสมิทโดยลากเส้นตรงจากจุด ผ่านจุด A จะได้ λ มีค่าเท่ากับ 0,198λ คำนวณความยาวสายส่งจะได้เท่ากับ 0.43λ -0,198λ =0.232λ ดังรูปที่ 14
รูปที่ 14 แสดงการหาค่าความยาวของสายส่งด้านเอาต์พุต
ดังนั้นจากรูปที่ 14 จะได้ความยาวของสายส่งด้านเอาต์พุต ดังรูปที่ 15
รูปที่ 15 สายส่งด้านเอาต์พุต
ดังนั้นได้รูปวงจรขยายดังรูปที่ 16
รูปที่ 16 วงจรขยายสัญญาณความถี่สูง
จากตัวอย่างการคำนวณ ถ้าเลือกใช้แผ่นวงจรพิมพ์ RO4003C™ มีค่าคงตัวทางไดอิเล็กตริก(
) เท่ากับ 3.38 ความหนาแผ่นวงจรพิมพ์ (h) เท่ากับ 0.203 มิลลิเมตร ที่ค่าอิมพีแดนซ์คุณลักษณะเท่ากับ 50 โอห์ม พิจารณารูปที่ 17 จะได้ค่า W/h เท่ากับ 2.3
รูปที่ 17 ความสัมพันธ์ระหว่างอิมพีแดนซ์คุณลักษณะของสายนำสัญญาณ กับ W/h
หรือ หาค่า W/h ด้วยการคำนวณ จากสมการ
โดยที่
จะได้
W/h =2.315 ,W = 2.315h
แต่
h = 0.203 มิลลิเมตร
ดังนั้น
W = 0.47 มิลลิเมตร
หา 
โดยพิจารณาค่า W/h ซึ่งมีค่า มากกว่า 1 จึงเลือกใช้สมการ
จะได้
=2.6685
จากสมการ
= 0.1224 เมตร หรือ 12.24 เซ็นติเมตร
จาก W/h = 2.315 ซึ่งมากกว่า 0.6 จึงเลือกใช้สมการ
ดังนั้น λ= 0.075 เมตร หรือ 75 มิลลิเมตร
ความยาวของสตับแบบเปิดด้านเข้า มีค่าเท่ากับ 0.189λ จะได้ความยาวของสตับแบบเปิดด้านเข้าเท่ากับ 0.01395 เมตร หรือ 13.95 มิลลิเมตร
ความยาวของสายส่งด้านเข้ามีค่าเท่ากับ 0.01λ จะได้ความยาวของสายส่งด้านเข้าเท่ากับ 0.00075 เมตร หรือ 0.75 มิลลิเมตร
ความยาวของสตับแบบเปิดด้านออกมีค่าเท่ากับ 0.192λ จะได้ความยาวของสตับแบบเปิดด้านออกเท่ากับ 0.0144 เมตร หรือ 14.4 มิลลิเมตร
ความยาวของสายส่งด้านออกมีค่าเท่ากับ 0.232λ จะได้ความยาวของสายส่งด้านออกเท่ากับ 0.0174 เมตร หรือ 17.4 มิลลิเมตร
จะได้ได้วงจรสมมูลของวงจรขยายดังรูปที่ 18
รูปที่ 18 วงจรสมมูลของวงจรขยาย
_____________________________________________________
Refference :
Reinhold Ludwig, Pavel Bretchko., RF circuit design : theory and applications, Upper Saddle River, NJ : Prentice Hall :463-527
Balanis, C. A. (1997). Antenna Theory: Analysis and Design. John Wiley & Sons,Inc.
Devendra K.Misra. Radio-Frequency and Microwave Communication Circuits Analysis and Design. John Wiley & Sons,Inc.
