تحلیل و طراحی تزویجگر جهتی نامتقارن چند بخشی به همراه تطبیق امپدانس ورودی و خروجی

این مقاله به بررسی و تحلیل و طراحی تزویجگر (پیوننده) نامتقارن چندبخشی با امپدانس‌های پایان‌دهی متفاوت می‌پردازد. ساختار یک پیوننده خط کوپل شده مورد تحلیل و بررسی قرارگرفته است. در ابتدا ماتریس امپدانس آن استخراج‌شده است. در ادامه ماتریس انتقال به‌دست‌آمده، سپس ماتریس انتقال یک پیوننده جهتی نامتقارن چندبخشی بر اساس مشخصات آن، استخراج‌شده است. درنهایت ماتریس انتقال کلی تزویجگر (پیوننده) به ماتریس امپدانس آن تبدیل‌شده، و سپس ماتریس پراکندگی آن استخراج‌شده است. از روش حد اقل مربعات کاهش‌یافته به‌منظور طراحی تزویجگر (پیوننده) جهتی نامتقارن استفاده‌شده است. تابع خطا، که خود تابعی از ابعاد فیزیکی ساختار می‌باشد، بر اساس پارامترهای پراکندگی پیوننده جهتی نامتقارن تشکیل‌شده است. ابعاد فیزیکی ساختار (طول و پهنای خطوط و فاصله‌ی میان آن‌ها) با کمینه سازی تابع خطا به‌وسیله کد نوشته‌شده در نرم‌افزار matlab و استفاده از الگوریتم ژنتیک (ga) و الگوریتم گرادیان مزدوج (cgm) به دست می‌آید، سپس نرم‌افزار تحلیل تمام موج hfss به‌منظور نهایی کردن ساختار بهینه تزویجگر (پیوننده) جهتی نامتقارن مورداستفاده قرارگرفته است. درنهایت یک مثال از تزویجگر(پیوننده) جهتی نامتقارن بر روی زیرلایه rogers 4003 طراحی و ساخته‌شده، که نتایج اندازه‌گیری آن با نتایج شبیه‌سازی تطابق دارد .ضریب تزویج (پیوند) این ساختار 6 db می‌باشد و در بازه فرکانسی 5.2 - 6.2 ghz با امپدانس‌های پایان‌دهی 50، 50، 75 و 100 اهم طراحی‌شده است.

Analysis and design of asymmetrical multi-section directional coupler with input/output impedance matching

This paper presents the analysis and design of an asymmetrical directional coupler (ADC) with arbitrary source and load impedances. The microstripcoupledline structure is analyzed and its impedance matrix is first obtained. Its transmission matrix is then determined. The transmission matrix of multisection ADC is then obtained using its properties. Finally, the total transmission matrix is converted to the impedance matrix and then its scattering matrix is derived. The method of least squares (MLS) is applied for the design of ADC. An error function is constructed based on the scattering parameters of ADC, which is a function of its geometrical dimensions. The minimization of the error function determines its dimensions (namely widths and lengths of line sections and their spacings) by writing a software in MATLAB using the Genetic Algorithm (GA) and Conjugate Gradient Algorithm (CGM). The HFSS Full Wave Software is applied to finalize the optimum design of the ADC configuration. An example of the ADC is designed, fabricated (on the substrate ROGERS 4003) and measured as the proof of concept. Its coupling coefficient is 6 dB, frequency band is 5.26.2 GHz, terminal impedances are 50, 50, 75 and 100 Ohms.