طراحی محفظه برای یک تقویت کننده توان فرستنده ماهواره‏ای باند Ku مبتنی بر ساختار شکاف باند مایکروویو

نوع مقاله : مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران

10.30699/jsst.2021.1222

چکیده

در این مقاله، یک محفظه یا شیلد مبتنی بر ساختار شکاف باند مایکروویو برای تقویت کننده توان یک فرستنده ایستگاه زمینی کوچک (VSAT) ماهواره ‏ای، طراحی شده است. این ساختار شکاف باند که متشکل از آرایه ‏ای از میخهای فلزی تعبیه شده برروی سطح داخلی دیواره بالایی محفظه است، باعث حذف تمامی مودهای تشدیدی محفظه در محدوده فرکانس کاری باند Ku (GHz14 تا GHz14.5) می‏ شود. مدار تقویت کننده توان، شامل یک ماژول درایور و یک ماژول تقویت توان 50 واتی است که پس از طراحی مدار، به یک نرم‏ افزار شبیه ‏سازی تمام موج داده می ‏شود. نتایج شبیه ‏سازی تمام موج بورد مدار چاپی (PCB) به همراه شیلد و با احتساب پارامترهای پراکندگی ماژولها، بر عملکرد بهینه و مطلوب طرح پیشنهادی صحه می‏ گذارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design of an Electromagnetic Band Gap Shield for a Ku-Band VSAT Transmitter Power Amplifier

نویسندگان [English]

  • Mahmoud Talafi Noghani
  • Peiman Aliparast
Aerospace Research Institute, Ministry of Science Research and Technoloy, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, a shielding box is designed for a Ku-band VSAT transmitter power amplifier based on an electromagnetic band gap structure. The proposed structure, is a bed of nails on the inner surface of the top wall of the box. It suppresses cavity resonances in the Ku-band uplink frequency range of 14-14.5 GHz. The amplifier which is composed of two cascaded modules (a pre-amplifier and a 50 W power amplifier) is first imported to a full wave simulation software. Full wave simulation of the printed circuit board (PCB) which includes the small signal scattering parameters of the power amplifier modules, proves the optimum performance of the proposed design.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ku-Band
  • Band gap structure
  • shield
  • satellite transmitter
[1]  Paul, C.R.., Introduction to Electromagnetic Compatibility, 2nd Ed., John Wiley & Sons, 2006.
[2]   Armstrong, K., Design Techniques for EMC, EMC Compliance Journal, 2006-2009.
[3]  Rahmat-Samii, Y. and Mosallaei, H., "Electromagnetic Band-Gap Structures: Classification, Characterization, and Applications," 2001 Eleventh International Conference on Antennas and Propagation, (IEE Conf. Publ. No. 480), Manchester, UK, vol.2, 2001, pp. 560-564.
[4]  De Maagt, P., Gonzalo, R., Vardaxoglou, J. and Baracco, J-M, “Review of electromagnetic-bandgap technology and applications,” URSI Radio Science Bulletin, No. 309, June 2004, pp.11-25.
[5]  Kildal, P., Alfonso, E., Valero-Nogueira, A., Rajo-Iglesias, E. “Local metamaterial-based waveguides in gaps between parallel metal plates,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 8, 2009, pp. 84–87.
[6]  Kildal, P. S., “Three metamaterial-based gap waveguides between parallel metal plates for mm/submm waves,” Proceedings of the Third European Conference on Antennas and Propagation, EuCAP, 2009, pp. 28–32.
[7]  Rajo-Iglesias, E., and Kildal, P. S., “Numerical studies of bandwidth of parallel-plate cut-off  realised by a bed of nails, corrugations and mushroom-type electromagnetic bandgap for use in gap waveguides,” IET Microwaves, Antennas & Propagation, vol. 5, no. 3, pp. 282–289, 2011.
[8]  Pucci, E., “Gap Waveguide Technology for Millimeter Wave Applications and Integration with Antennas” Thesis for the degree of Doctor of Philosophy, Chalmers, Sweden, 2013.
[9]  Zaman, A. U., Iglesias E. R., and Kildal P. S., "Prospective new PMC Based Gap Waveguide Shielding for Microwave Modules." Proceedings of IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC Europe 2014), Gothenburg, Sweden, Sept. 2014.
[10]              Kildal, P., Maci S., Valero-nogueira A., Kishk A. and Rajo-iglesias E., “The Gap Waveguide as a Metamaterial-based Electromagnetic Packaging Technology Enabling Integration of MMICs and Antennas up to THz,” Proceedings of the 5th Eurpean Conference on Antenna and Propagation, Rome, Italy, 2011, pp. 3715–3718.
[11]              Zaman, A. U., Yang, J. and Kildal, P., “Using Lid of Pins for Packaging of Microstrip Board for Descrambling the Ports of Eleven Antenna for Radio Telescope Applications,” IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, Toronto, Canada, 2010.
[12]              Zhang, J., Zhang, X., Shen, D. and Kishk, A. A. "Design of packaged microstrip line." IEEE International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT), vol. 1, 2016, pp. 82-84.
Zhang, J., “Dielectric Filled Printed Gap Waveguide for Millimeter Wave Applications” Thesis for the degree of Doctor of Philosophy, Concordia, Canada, 2017.