طراحی و شبیه‌سازی یک مقسم توان ویلکینسون سه بانده با ایزولاسیون بالا با استفاده از الگوریتم PSO

محورهای موضوعی : انرژی های تجدیدپذیر

فرزاد خواجه خلیلی ¹ (دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد)
محمدامین هنرور ² (دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد)

تاریخ دریافت : 1394/02/07 تاریخ پذیرش : 1394/04/21 تاریخ انتشار : 1394/08/10

کلید واژه: PSO, مقسم توان ویلکینسون, ایزولاسیون, سه بانده, خط انتقال ربع طول موج, سه بخش سری شده‌ی معادل,

چکیده مقاله :

در این مقاله، یک مقسم توان ویلکینسون سه بانده‌ی مایکرواستریپی، با استفاده از سه بخش سری شده‌ی معادل به جای خط انتقال ربع طول موج متداول، طراحی و شبیه‌سازی شده است. ساختار پیشنهادی دارای قابلیت گزینش‌گری بالا برای طراحی ابعاد می‌باشد. در همین راستا، با استفاده از الگوریتم PSO، انتخاب‌های بهینه برای طول‌های الکتریکی سه بخش سری شده‌ی معادل، امپدانس‌های مشخصه‌ی نظیر خطوط و در نهایت، طراحی سه مقاومت جهت ایزولاسیون بالا بین دهانه‌های خروجی، حاصل می‌گردد. نتایج بررسی‌های انجام شده در این مقاله حاکی از این حقیقت است که مقسم توان ویلکینسون پیشنهادی، علاوه بر ایزولاسیون بالا بین دهانه‌های خروجی، یک مقسم توان ویلکینسون سه بانده به منظور کاربرد در سیستم‌های مخابراتی بی‌سیم نظیر GSM 850، GSM 900، GPS ، GSM 1800، GSM 1900، UMTS،WLAN و WiMAX خواهد بود. در ادامه، مقسم توان ویلکینسون طراحی شده، توسط نرم افزار CST-MW 2013 شبیه‌سازی شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان دهنده‌ی مطلوب بودن ساختار پیشنهادی و مناسب بودن روش تحلیل و طراحی می‌باشد

چکیده انگلیسی:

In this article, a microstrip tri-band Wilkinson power divider, using the equivalent three section transmission line instead of common quarter-wavelength transmission line with help of PSO algorithm, design and simulated. Optimized choices for electrical lengths of equivalent three section transmission line, characteristic impedances of lines and finally design of three resistors for high isolation between output ports will be obtained. The results of the researches in this article show that the proposed Wilkinson power divider, besides high isolation between output ports, will be a tri-band Wilkinson power divider to be used in communication wireless systems such as GSM 850 , GSM 900 , GPS, GSM1800 ، GSM 1900, UMTS, WLAN and WiMAX. Next, the designed Wilkinson power divider is going to be simulated by CST-MW 2013 software. The result of simulation show that the proposed structure, analysis and design method are suitable.

منابع و مأخذ:

[1] D.M. Pozar, "Microwave Engineering", 3rd ed., pp. 333-337, New York: Wiley, 2005. 

[2] E.J. Wilkinson, "An N-way hybrid power divider", IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, Vol. 8, No. 1, pp. 116-118, Jan. 1960.

[3] L. Wu, H. Yilimaz, A. Pascht, M. Berroth, "A dual-frequency Wilkinson power divider: For a frequency and its first harmonic", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 15, No. 2, pp. 107-109, Feb. 2005.

[4] L. Wu, H. Yilimaz, M. Berroth, "A dual-frequency Wilkinson power divider", IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, Vol. 54, No. 1, pp. 278-284, Jan. 2006.

[5] A.S.S. Mohra, "Compact dual band Wilkinson power divider", Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 50, No. 6, pp. 1678-1681, Jun. 2008.

[6] Y. Wu, Y. Liu, Sh. Li, H. Zhou, "Compact dual-band equal power divider circuit for large frequency-ratio application", Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz WavesVol. 31, No. 2, pp. 228-236, Sep. 2009.

[7] X. Wang, I. Sakagami, A. Mase, M. Ichimura, "Wilkinson power divider with complex isolation component and its miniaturization", IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, Vol. 62, No. 3, pp. 422-430, Mar. 2014.

[8] M. Chongcheawchamnan, S. Patisang, M. Krairiksh, I.D. Robertson, "Tri-band Wilkinson power divider using a three-section transmission-line transformer", Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 16, No. 8, pp. 452-454, Aug. 2006.

[9] B. Xia, L. Sh. Wu, J. Mao, L. Yang, "A new quad-band Wilkinson power divider", Journal of Electromagnetic Waves and Applications, Vol. 28, No. 13, pp. 1622-1634, Aug. 2014.

[10] L. Chang, H. Tseng, "Compact Wilkinson power divider using two-section asymmetrical T-structures", Electronics Letters, Vol. 49, No. 8, pp. 516-5172, Apr. 2013.

[11] H. Tseng, H. Wu, "Compact planar Wilkinson power divider using π-equivalent shunt-stub-based artificial transmission lines",  Electronics Letters, Vol. 46, No. 19, pp. 1327-1328, Sep. 2010.

[12] W. Choe, J. Jeong, "Compact modified Wilkinson power divider with physical output port isolation", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 24, No. 2, pp. 81-83, Feb. 2014.

[13] N. Gao, G. Wu, Q. Tang, "Design of a novel compact dual-band Wilkinson power divider with wide frequency ratio", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 10, No. 4, pp. 236-239, Oct. 2013.

[14] J. Wang, J. Ni, Y.X. Guo, D. Fang, "Miniaturized Microstrip Wilkinson power divider with harmonic suppression", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 19, No. 7, pp. 440-442, July 2009.

[15] R. Mirzavand, M.M. Honari, A. Abdipour, G.R. Moradi, "Compact Microstrip Wilkinson power dividers with harmonic suppression and arbitrary power division ratios", IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques,  Vol. 61, No. 1, pp. 61-68, Jan. 2013.

[16]J. Kennedy, R. Eberhart, "Particle swarm optimization", Proceeding of the IEEE/ICNN, pp. 1942-1948, Perth, WA, Nov./Dec.1995.

[17] W. Wang, Y. Lu, J.S. Fu, Y. Zh. Xiang, "Particle swarm optimization and finite-element based approach for microwave filter design", IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, Vol. 41, No. 5, pp. 1800-1803, May 2005.

[18] O.T. Altinoz, A.E. Yilmaz, "Particle swarm optimization with parameter dependency walls and its sample application to the Microstrip-like interconnect line design",International Journal of Electronics and Communications, Vol. 66, No. 10, pp. 107-114, May 2011.

[19] Y. Shi, R. Eberhart, "A modified particle swarm optimizer", Proceeding of the IEEE/ICEC, pp. 69-73, Anchorage, AK, May1998.

[20] R. Eberhart, Y. Shi, "Particle swarm optimization: developments, applications and resources", Proceeding of the IEEE/CEC, Vol. 1, pp. 81-86, Seoul, May 2001.

[21] Y. Shi and R. Eberhart, "Comparing inertia weights and constriction factors in particle swarm optimization", Proceeding of the IEEE/CEC, Vol. 1, pp. 84-88, La Jolla, CA, July 2000.