روش اول:…………………………………………………………………………………………………………………… 12

روش دوم:…………………………………………………………………………………………………………………… 13

فصل سوم : تکنولوژیهای نیمه هادی تقویت کننده های کم نویز باند فراپهن…………………………………….. 15

یک مثال برای ساختار 16…………………………………………………………………………………………… SiGe

18…………………………………………………………………………………………………………………….. CMOS

ساختار18………………………………………………………………………………………………………. CMOS1

ساختار 22…………………………………………………………………………………………………….. CMOS 2

ساختار 24…………………………………………………………………………………………………….. CMOS 3

ساختار 26…………………………………………………………………………………………………….. CMOS 4

ساختار 29…………………………………………………………………………………………………….. CMOS 5

ساختار 32…………………………………………………………………………………………………….. CMOS 6

ساختار 35…………………………………………………………………………………………………….. CMOS 7

ساختار 38…………………………………………………………………………………………………….. CMOS 8

فهرست مطالب

عنوان مطالب                                                                                                   شماره صفحه

ساختار 41……………………………………………………………………………………………………… CMOS9

ساختار 44……………………………………………………………………………………………………. CMOS 10

ساختار 46……………………………………………………………………………………………………. CMOS 11

ساختار 49……………………………………………………………………………………………………. CMOS 12

ساختار 51……………………………………………………………………………………………………. CMOS 13

مقایسه ساختارهای بررسی شده :……………………………………………………………………………………… 54

فصل چهارم : ترانزیستورها و MMIC های ارائه شده برای باند فراپهن……………………………………………. 56

شرکت 57………………………………………………………………………………………………… (AVAGO)  HP

58 …………………………………………………………………………………………………………. ATF‐34143

شرکت 59…………………………………………………………………………………………………………… Hittite

59……………………………………………………………………………………………………… HMC‐ALH444

60……………………………………………………………………………………………………… HMC753LP4E

61……………………………………………………………………………………………………….. HMC772LC4

فصل پنجم : نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………… 63

منابع و ماخذ…………………………………………………………………………………………………………………… 65

فهرست منابع فارسی…………………………………………………………………………………………………………. 65

فهرست منابع لاتین………………………………………………………………………………………………………….. 66

سایتهای اطلاع رسانی……………………………………………………………………………………………………….. 67

چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………….. 68

فهرست شکلها

فهرست شکلها

این مطلب را هم بخوانید :

فهرست شکلها

عنوان                                                                                                              شماره صفحه

شکل -38 نمودار بهره ساختار 8 بر حسب فرکانس…………………………………………………………… 40

شکل -39 ساختار .9 شماتیک مدار UWB LNA کسکد………………………………………………….. 42

شکل -40 نمودار نویز ساختار 9 بر حسب فرکانس…………………………………………………………… 42

شکل -41 نمودار پارامترهای S ساختار 9 بر حسب فرکانس……………………………………………….. 43

شکل -42 ساختار .10 نمونه آزمایشی 44……………………………………………………….. UWB LNA

شکل -43 نمودار پارامترهای S بر حسب فرکانس برای ساختار 45………………………………………. .10

شکل -44 نمودار نویز اندازه گیری شده و نویز شبیه سازی شده حاصل از ساختار 45………………. 10

شکل -45 ساختار LNA .11 دوباره استفاده شده 47………………………………………………….. UWB

شکل -46 نمودار بهره ساختار 11 بر حسب فرکانس…………………………………………………………. 47

شکل -47 نمودار نویز ساختار 11 بر حسب فرکانس…………………………………………………………. 48

شکل -48 ساختار LNA .12 مطرح شده برای خنثی سازی نویز در باند وسیع……………………….. 49

شکل -49 نمودار نویزساختار 12 بر حسب فرکانس …………………………………………………………. 50

شکل -50 نمودار بهره و تلفات بازگشتی ساختار 12 بر حسب فرکانس………………………………….. 50

شکل -51  ساختار.13 شکل ساده شده 52……………………………………………………………… . LNA

شکل -52 نمودار نویز ساختار 13 بر حسب فرکانس…………………………………………………………. 52

شکل -53 نمودار بهره ساختار 13 بر حسب فرکانس…………………………………………………………. 53

شکل -54  نمودار بهره ATF31434 بر حسب فرکانس…………………………………………………….. 58

شکل -55 نمودار عدد نویز ATF34143 بر حسب فرکانس………………………………………………… 58

فهرست شکلها

عنوان                                                                   شماره صفحه

شکل 60…………………………………………………………………………………….. HMC753LP4E-57

شکل 61………………………………………………………………………………………. HMC772LC4– 58

فهرست جدول ها

عنوان                                                                      شماره صفحه

جدول -1 مقادیر المانهای ساختار 20……………………………………………………………………………… 1

جدول -2 پارامترهای ساختار1، توپولوژی مدار حذف نویز LNA در باند وسیع 21….. …………………………..

جدول -3 پارامترهای ساختار .2 کسکد با کسکید گیت مشترك دو طبقه ، 24…………. UWB LNA

جدول -4 پارامترهای ساختار3، توپولوژی26………………………………………………………………… DAs

جدول -5 پارامترهای ساختار 29……………………………………………………………………… OFDM .4

جدول -6 پارامترهای ساختار 32…………………………………………………………………………………… 5

جدول -7 پارامترهای ساختار 34…………………………………………………………………………………… 6

جدول -8 پارامترهای ساختار LNA.7 با ترنسفورمر 37……………………………………. …………………………..

جدول -9 پارامترهای ساختار LNA.8 با 41…………………………………………………….. notch filter

جدول -10 پارامترهای ساختار 43…………………………………………………………………………………. 9

جدول -11 پارامترهای ساختار 46……………………………………………………………………………….. 10

جدول -12 پارامترهای ساختار 48……………………………………………………………………………….. 11

جدول -13 پارامترهای ساختار LNA.12 با حذف نویز 51……………………………….. …………………………..

جدول -14 پارامترهای ساختار 53……………………………………………………………………………….. 13

جدول -15 مقایسه ساختارهای CMOS بررسی شده 55………………………………… …………………………..

جدول -16  مشخصات قطعه 60…………………………………………………………….. HMC-ALH444

جدول-17 مشخصات قطعه 60……………………………………………………………… HMC753LP4E

جدول-18 مشخصات قطعه 61…………………………………………………………………. HMC772LC4

چکیده :

در این گزارش ما ابتدا به معرفی و شناخت UWB و بررسـی تفاوتهـای آن بـا بانـد باریـک (  narrow

(band میپردازیم. سپس ساختار کلی گیرنده و فرستنده را بطور خلاصه آورده ایم . در ادامـه بـه مـرور

چند ساختار تقویت کننده کم نویز ، که در این گزارش تکنولوژی CMOS مد نظر است می پردازیم.

در انتهای بررسی 13 ساختار CMOS ، آنها را در یک جدول با مشخصات بهره ، عدد نویز ، پهنـای بانـد کار و تکنیک مورد استفاده کنار هم قرار دادیم تا یک دید کلی بر روی فعالیت های انجام شده تـا کنـون بدست آوریم.

در دو فصل آخر این گزارش لیستی از ترانزیستور های موجود در بازار و شرکتهای تولید کننده های آنهـا را تهیه کرده ایم. در پایان نتیجه گیری و پیشنهاد آمده است.

مقدمه:

اساسا هر سیستم باند فراپهن از قسمتهای زیر تشکیل شده است.

• فرستنده: در حال حاضر حجم گستردهای از پردازش اطلاعات به صورت دیجیتالی صورت می-گیرد که در آن از پالسهایی با دو سطح بالا و پایین استفاده میشود. یک مولد سیگنال با توان پایین اطلاعات دیجیتال را به پالسهای متوالی تبدیل میکند یا به اصطلاح مدوله میکند. برای این منظور از مدولاسیونهای مختلفی از جمله مدولاسیون مکان پالس و مدولاسیون دامنه پالس و … استفاده میشود. سپس سیگنال حاصل به مولد/تقویت کننده سیگنال توان بالای خروجی میرود. در بعضی فرستندههای باند فرا پهن از مولد توان بالا استفاده میشود بدین معنی که سیگنال پالسی ایجاد شده توسط بخش توان پایین با روشن و خاموش کردن ترانزیستورهای مولد مشابه همین پالسها را با توان بسیار بالا در خروجی ایجاد میکند. در بعضی فرستندههای دیگر نیز ممکن است مشابه سیستمهای رایج باند باریک از همان تقویت کنندههای توان بالا برای تقویت سیگنال پالسی استفاده شود.

• آنتن (گیرنده/فرستنده): آنتن در فرستنده در حقیقت پذیرای پالسهای بسیار باریک فرستنده میباشد بدین معنی که یک جریان لحظهای بسیار زیاد به آنتن فرستاده میشود. در گیرنده آنتن

مانند بقیه سیستمهای باند باریک عمل میکند. ضمنا آنتن ممکن است باعث افت انتشار و

اعوجاج نیز شود.

• گیرنده: در ابتدا گیرنده سیستم باند فراپهن مانند سایر سیستمهای باند باریک با پهنای باند فراپهن سیگنال پالس دریافت شده به وسیله آنتن را توسط تقویتکننده کم نویز و فیلتر تقویت و فیلتر کرده و سپس آن را دمدوله و اطلاعات ارسال شده را استخراج میکند.

بعضی فاکتورها مثل تنظیم فرکانس و امکان تداخل میان سیستمهای باند فرا پهـن و سسـیتمهـای بانـد باریک دیگر باید به خوبی مد نظر قرار گیرند. واضح اسـت کـه اسـتفاده از حامـل هـارمونیکی سیسـتم را

پیچیده تر میکند. به واسطه افزایش سرعت حالتهای گذرای High-Low میتوان حالتهـای گـذرای

کوتاه را مستقیماً در فضا پراکنده کرد . و حامل هارمونیکی را حذف کرد . اما بعضی کارها از جمله شکل-

دهی و بحثهای مربوط به توان ضروری است .

طبق گزارش FCC باند فرکانسی 3.1-10.6GHz به UWB اختصاص یافته است. تکنولوژی باند فرا پهن فرصت خوبی را برای نرخ اطلاعات خیلی بالا برای خطوط ارتباطی گیگا بایت ، با سرویس بی سـیم ارایـه

می دهد.مقررات FCC ، چگالی طیفی توان مـاکزیمم را دربانـد 3.1-10.6GHz ، روی -41.3 dBm/MHz

محدود می کند.

در گیرنده ی UWB ، تقویت کننده کم نویز توسط یک یا چند طبقه گـین بدسـت مـی آیـد. بنـابر ایـن نمایش نویز گیرنده به عدد نویز و بهره توان تقویت کننده کم نویز بستگی دارد.

در گیرنده UWB ، بر خلاف عملکرد در باند باریک ، تقویت کننده کم نویز یک بلـوك بحرانـی اسـت کـه

سیگنال های ضعیف را از کل باند UWB می گیرد و آنها را با نسبت سیگنال به نـویز خـوب تقویـت مـی کند. بعلاوه بهره توان بالا و یکنواخت ، تطبیق امپدانس ورودی و عدد نویز مناسب در کل بانـد فرکانسـی

UWB مورد نیاز است.

تاریخچه :

ریشه پیدایش تکنولوژی باند فراپهن به سالهای 1960 بر میگردد . زمانی کـه کارهـایی در زمینـه الکترومغناطیس بعد زمانی انجام میشد . البته در عمل ریشه باند فراپهن به سالهای 1890 زمانی

که مارکنی از جرقه برای انتقال اطلاعات استفاده کرد، بر میگردد. باند فراپهن ابتدا برای کـاربرد-

های نظامی به کار برده شد و کاربرد اولیه آن در رادارها بود .

ولی بعداً در سال 1998 توسط FCC جنبه تجاری پیدا کرد . واژه باند فراپهن یـا همـان UWB

توسـط (DARPA)Defense Advanced research Projects Agency در مطالعـات راداری در سال 1990 بوجود آمد. این واژه در حقیقت برای ایجاد تمایز بین رادارهای مرسوم اولیه و رادارهای با شکل موجهای پالس کوتاه با پهنای باند نسبتا بزرگتر (بزرگتر از ( %25 تعریـف شـد.

اولین کارهای بنیادی مربوط به سیستمهای ارتباطی باند فراپهن مربوط به تکنولـوژی پـالس بانـد پایه در سال 1973 میباشد .

2.2 انواع میکسر………………………………………………………………………………………………………. 11

2.3 کاربرد میکسر………………………………………………………………………………………………….. .. 12
2.4 عملکرد میکسر…………………………………………………………………………………………………. 12

2.4.1 میکسر به عنوان یک ضربکننده………………………………………………………………………………. .. 13

2.4.2 عملکرد میکسر به کمک یک سوییچ………………………………………………………………………….. 14

.3 فصل سوم بررسی مقالات……………………………………………………………………………………. 16

3.1 ساختار اول :[1] یک میکسر UWB با تکنولوژی 17………………………………. 0.18ΜM RF CMOS

3.1.1 مدار تطبیق 18 ……………………………………………………………………………………………….. RF
3.1.2 مدار تغذیهی 18………………………………………………………………………………………………. LO

3.1.3 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 19
3.2 ساختار دوم:[2] میکسر کم توان و بهرهی بالا برای سیستم 21………………………………….. UWB

3.2.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 21

3.2.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 22

3.3 ساختار سوم:[3] میکسر و LNA ادغام شده CMOS ، 24………………………………… 3.1~10.6GHZ
3.3.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 24

3.3.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 24
3.4 ساختارچهارمLNA : [4] و میکسرUWB کمتوان باتکنولوژی 26…………………….. CMOS 0.18ΜM

3.4.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 26

3.4.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 27

3.5 ساختار پنجم : [5] یک میکسر تاشدهی کم توان برای سیستم UWB در تکنولوژی 29…… CMOS
3.5.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 29

3.5.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 30
3.6 ساختار ششم:[6] طراحی و تحلیل یک میکسر CMOS توزیع شده 31………………………….. UWB

3.6.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 32
3.6.2 نتایج به دست آمده…………………………………………………………………………………………….. 32

3.7 ساختار هفتم:[7]میکسر تا شدهی آینهای CMOS پهن باند کم توان 35 ………………………. UWB

3.7.1 بررسی مدار میکسر……………………………………………………………………………………………… 35
3.7.2 نتایج به دست آمده از میکسر پیشنهادی……………………………………………………………………… 36

3.8 ساختار هشتم:[8] میکسر سوئیچ کننده-تاشده پهن باند با توان کمLO برای گیرندهی 37 .. UWB

3.8.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 38

3.8.2 نتایج حاصله از میکسر………………………………………………………………………………………….. 39
3.9 ساختار نهم:[9]میکسر ولتاژ پایین، خطی بالا در تکنولوژیCMOS برای گیرندهی 40………… UWB

3.9.1 بررسی مدار میکسر……………………………………………………………………………………………… 41

3.9.2 نتایج به دست آمده از مدار میکسر…………………………………………………………………………….. 42

3.10   ساختار دهم:[10] میکسر پایینآورنده، تاشدهی بدون سلف کم ولتاژ در تکنولوژی 65NM

CMOS برای کاربردهای 44…………………………………………………………………………………….. UWB
3.10.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………………. 44
3.10.2 بررسی نتایج حاصله………………………………………………………………………………………….. 45

.. 3. 11 ساختار یازدهم :[11] یک میکسر UWB کم نویز در تکنولوژی CMOS با استفاده از تکنیک بایاس

سوئیچ شده……………………………………………………………………………………………………………. 46
3.11.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………………. 47
3.11.2 بررسی مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………………. 48

.4 فصل چهارم نتیجهگیری و پیشنهادات…………………………………………………………………. 50

4.1 میکسر سلول گیلبرت…………………………………………………………………………………………. 51

4.2 بررسی روشهای مطرح شده…………………………………………………………………………………… 51
4.3 پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………. 53

فهرست منابع لاتین………………………………………………………………………………………………. 54

چکیده انگلیسی:………………………………………………………………………………………………………. 55

فهرست جدول ها

شماره
عنوان
صفحه

جدول -1 نتایج به دست آمده از ساختار 20…………………………………………………………… [1]

جدول -2 نتایج به دست آمده از ساختار 23…………………………………………………………… [2]

جدول -3 نتایج به دست آمده از ساختار 26…………………………………………………………… [3]

جدول -4 نتایج به دست آمده از ساختار 29…………………………………………………………… [4]

جدول -5 نتایج به دست آمده از ساختار 31…………………………………………………………… [5]

جدول -6 نتایج به دست آمده از ساختار 34…………………………………………………………… [6]

جدول -7 نتایج به دست آمده از ساختار 37…………………………………………………………… [7]

جدول -8 نتایج به دست آمده از ساختار 40…………………………………………………………… [8]

جدول -9 نتایج به دست آمده از ساختار 43…………………………………………………………… [9]

جدول -10 نتایج به دست آمده از ساختار 46………………………………………………………. [10]

جدول -11 نتایج به دست آمده از ساختار 49………………………………………………………. [11]

فهرست شکلها

شماره

این مطلب را هم بخوانید :

عنوان
صفحه

شکل -1 طرح ماسک توان برای سیستم UWB بر حسب فرکانس 6……………. …………………………..

شکل -2 ماسک طیف شمای 8…………………………………………………………………. DS-UWB

شکل -3 ساختار گیرنده سوپر هترودین…………………………………………………………………… 10

شکل -4 میکسر به عنوان یک عنصر سه دهانه………………………………………………………….. 11

شکل -5 میکسر به عنوان یک ضرب کننده…………………………………………………………….. . 13

شکل-6 میکسر با ساختار تکی………………………………………………………………………………. 14

شکل -7میکسر ساختار متوازن تکی……………………………………………………………………….. 15

شکل -8ساختار میکسر……………………………………………………………………………………….. 17

شکل -9 منبع جریان امپدانس بالا استفاده شده برای تزریق بار…………………………………….. 18

شکل -10 مدار تطبیق UWB برای سیگنال ورودی 18……………………………………………. RF

شکل -11 مدار تغذیهی 19……………………………………………………………………………….. LO

شکل -12 بهرهی توان میکسر شامل طبقهی بافر……………………………………………………….. 19

شکل -13 تلف بازگشت ورودی 20………………………………………………………………………. RF

شکل -14 مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………….. 22

شکل -15 بهره تبدیل و ایزولاسیون پورت به پورت برحسب فرکانس………………………………. 22

شکل -16 توان خروجی IF برحسب توان 23…………………………………………………………. RF

شکل DSB NF -17 برحسب فرکانس 23……………………………………………………………. LO

شکل -18 شماتیک LNA و میکسر ادغام شده پیشنهادی…………………………………………… 24

شکل S11 -19 شبیه سازی شده………………………………………………………………………….. 25

شکل -20 بهره تبدیل توان شبیه سازی شده بر حسب فرکانس 25………………………………. RF

شکل SSB NF -21 شبیه سازی شده برحسب فرکانس 25………………………………………. RF

شکل -22 بلوك دیاگرام گیرنده 26…………………………………………………………………. UWB

شکل -23 دیاگرام شماتیک میکسر پایین آورنده……………………………………………………….. 27

شکل -24 دیاگرام شماتیک تقویت کننده بعد از میکسر………………………………………………. 27

شکل -25 بهره تبدیل اندازه گیری شده باند پایین و بالا میکسر…………………………………….. 28

شکل IIP3 -26 اندازه گیری شده میکسر……………………………………………………………….. 28

شکل NF -27 اندازهگیری شده در هر دو باند میکسر………………………………………………… 28

شکل -28 شماتیک مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………. 30

شکل -29 بهره تبدیل اندازه گیری شده برحسب فرکانس 30……………………………………… RF

شکل OIP3 -30 اندازه گیری شده بر حسب فرکانس 31………………………………………….. RF

شکل -31 شماتیک مدار میکسر UWB جدید…………………………………………………………. 32

شکل -32 بهره تبدیل میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………. 33

شکل -33 نتایج اندازه گیری آزمایش دو تن برای 33……………………………………………… IIP3

شکل -34 دامنه ضریب انعکاس ورودی در پورت 34…………………………………………………. RF

شکل NF -35 اندازه گیری شده مدار میکسر توزیع شده دو طبقه پیشنهادی…………………. .. 34

شکل -36 شماتیک میکسر پهن باند.((a بالن ورودی/طبقه (b).gm سوئیچ و تقویت کننده آینه

جریان.((c بالن خروجی.((d شبکه تطبیق 35 ……………………………………………………………… LO

شکل -37 بهره تبدیل و NF اندازه گیری شده…………………………………………………………. 36

شکل P1dB -38 ورودی و IIP3 اندازه گیری شده میکسر پیشنهادی……………………………. 37

شکل -39 طیف تخصیص یافته به مخابرات 37…………………………………………………… UWB

شکل -40 شمای میکسر سوئیچ کننده تا شده CMOS پهن باند.((a سوئیچ و طبقه خروجی.((b

طبقه رسانایی متقابل………………………………………………………………………………………………… 38

شکل -41 شبکه R-L برای عملکرد پهن باند. (a) شماتیک مدار (b) مدل سیگنال کوچک….. 39

شکل -42 تلف بازگشت ورودی……………………………………………………………………………… 39

شکل -43 بهره تبدیل اندازه گیری شده………………………………………………………………….. 39

شکل P1dB -44 ورودی و IIP3 اندازه گیری شده میکسر پیشنهادی……………………………. 40

شکل -46 مدارات طبقه رسانایی متقابل………………………………………………………………….. 42

شکل -47 نتیجه S11 اندازه گیری شده…………………………………………………………………. 42

شکل -48 بهره تبدیل اندازه گیری شده………………………………………………………………….. 43

شکل -49 نتیجه اندازهگیری 43……………………………………………………………………….. IIP3

شکل -50 شماتیک مدار سادهشده میکسر تاشده پیشنهادی………………………………………. .. 45

شکل -51 بهره تبدیل اندازه گیری شده، P1dB ورودی و IIP3 با توان LO برابر 45….. 1dBm

شکل NF -52 اندازهگیری شده (a) نویز سفید در IF=50MHz و (b) نویز فلیکر برای فرکانس

های متفاوت 46…………………………………………………………………………………………………….. LO

شکل -53 توپولوژی میکسر CMOS، UWB پیشنهادی با استفاده از بایاس سوئیچ شده……. 47

شکل DSB NF -54 شبیه سازی شده در باند 48……………………………… (6.600-6.846 ) 7

شکل DSB NF -55 شبیه سازی شده برای فرکانس 4MHz :IF برای چهار توپولوژی متفاوت

48…………………………………………………………………………………………………….. …………………………..

شکل -56 بهره تبدیل شبیه سازی شده………………………………………………………………….. 49

شکل -57 توپولوژی میکسر نوع گیلبرت متداول………………………………………………………… 51

چکیده:

امروزه بهکار بردن میکسرهای فرکانس بالا در سیستم های ارتباطاتی بدون سیم، دارای اهمیت خاصی میباشد. اجرای میکسرهای پایین آورنده1 در گیرندهها به لحاظ وجود نویز و تضعیف در سیگنال دریافتی از اهمیت بیشتری برخوردار است. ساختارهای متفاوت مخلوط کنندههای فرکانسی (میکسرها) که در سالهای اخیر برای کاربرد در سیستمهای فرا پهن باند (UWB) با رنج فرکانسی 3.1~10.6GHz ، معرفی شدهاند، بررسی گردیده. تمرکز ما در اینجا بر روی ساختارهای مبتنی بر تکنولوژی CMOS میباشد. در این ساختارها سعی بر بهبود پارامترهای مورد نیاز برای سیستمهای

UWB میباشد، هر یک از این روشها مزایا و معایبی دارند که به آنها نیز توجه گردیده است. با توجه به نیاز میتوان از هریک از این ساختارها برای اجرای بلوك میکسر در گیرندهها (و یا فرستندههای) مخابرات پهن باند استفاده کرد.

مقدمه:

مخابرات UWB برای اولین بار در دههی 1960 معرفی شد و برای رادار، حسگر، مخابرات نظامی و کاربردهای زیست شناسی در 20 سال بعد از آن به کار رفت. در سال 2002، FCC1 رنج فرکانسی 3.1~10.6GHz را برای کاربردهای UWB باز کرد و توان انتقال آنرا به -41.3dBm محدود کرد، بدین معنا که سیستم های UWB روی فراهم کردن: توان کم، قیمت کم و عملکرد باند وسیع در مساحت کوتاه تمرکز کردند. در مقایسه با کاربردهای باند باریک طراحی المانها در سیستمهای UWB
بسیار متفاوت و چالشساز است.

یکی از المانهای مهم در گیرندههای UWB میکسرها هستند. میکسرها برای تبادل اطلاعات بین تعداد زیادی کانال مشابه UWB RF و از طریق آنتنها نقش کلیدی دارند. میکسر، در واقع یک مبدل فرکانس است که در مدارات مخابراتی وظیفه تبدیل(ویا ترکیب) سیگنال از یک فرکانس به فرکانس(های) دیگر را به عهده دارد. اهمیت این عملکرد هم به وضوح در تهیه و تامین فرکانسهای کاری مناسب با پایداری و نویز مطلوب است. میکسر میبایستی: (1 بهرهی تبدیل بالا، که اثرات نویز در طبقات بعدی را کاهش دهد. NF (2 کوچک، که LNA را از داشتن یک بهرهی بالا راحت کند. (3

خطی بودن بالا، که رنج دینامیک گیرنده را بهبود ببخشد و سطوح اینترمدولاسیون2 را کاهش دهد. هر کارایی بایستی توسط مصالحه در طراحی میکسر بهدست آید. میکسر سلول گیلبرت با برخی تغییرات در ساختار آن نتایج قابل قبولی برای کاربرد در سیستمهای UWB به دست میدهد.

مقصود ما در این سمینار بررسی ساختارهای مناسب میکسر جهت استفاده در سیستمهای فراپهن باند UWB با استفاده از تکنولوژی CMOS است. برای این منظور ابتدا سیستم های UWB در فصل اول بررسی میگردند. سپس در فصل دوم میکسرهای گوناگون مورد بحث قرار گرفته و کاراییهای آنها مقایسه می شود. در فصل سوم یازده مقالهایی در این زمینه را که در سالهای اخیر طبع رسیده است تک تک بررسی کرده و در انتها در فصل چهارم نتایج به دست آمده و مزایا و معایب هر روش بیان میگردد.

.1 فصل اول

سیستمهای فرا پهن باند (UWB)

1.1   تاریخچه

در طول دهههای اخیر پیشرفت سریع ارتباطات باعث ایجاد تقاضا برای قطعات بهتر و ارزانتر و همچنین تکنولوژیهای پیشرفتهتر شده است. افزایش تقاضا برای انتقال سریع و افزایش نرخ اطلاعات در عین مصرف کم توان تاثیرات شگرفی را بر تکنولوژی ارتباطات ایجاد کرده است. در هر دو بخش مخابرات بیسیم وسیمی این گرایش منجر به استفادهی هرچه بیشتر از مدولاسیونهایی با استفادهی بهینهتر از طیف فرکانسی ویا افزایش پهنای کانالها گشته است. این روشها به همراه روش های مهندسی برای کاهش توان، به منظور تولید تراشههای ارزان و با مصرف توان کم در صنعت استفاده می شود.

افزایش وگسترش استانداردها نه تنها باعث شده که سیستمها با طیفهای شلوغتری از لحاظ فرکانسی روبرو باشند بلکه باعث شده است تا سیستمها به سوی چند استاندارده بودن سوق داده شده و قابلیت انطباق با استانداردهای مختلف را داشته باشند. در حقیقت این پیشرفت تکنولوزی منجر به طراحی و تولید دستگاههایی شده است که قابلیت کارکرد در باندهای وسیعتری را داشته باشند، مانند تکنولوژی فرا پهن باند . (UWB)

تکنولوژی فرا پهن باند (UWB) به شیوهی کاملاً متفاوتی از سایر تکنولوژی ها از باند فرکانسی استفاده میکند. این سیستمها از پالسهای باریک و پردازش سیگنال در حوزهی زمانی برای انتقال اطلاعات استفاده میکنند، بدین صورت سیستم های فرا پهن باند (UWB) قادرند در بازهی زمانی مشخص اطلاعات بیشتری را نسبت به سیستمهای قدیمیتر منتقل کنند زیرا حجم انتقال اطلاعات در سیستمهای مخابراتی به صورت مستقیم با پهنای باند تخصیص یافته و لگاریتم (Signal to SNR Noise Ratio) متناسب است.

میتوان گفت که اولین سیستم بیسیم که توسط گاگلیرمو مارکونی در سال 1987 نمایش داده شد، خصوصیات رادیوی فراپهنباند را دارد. اولین فرستندههای جرقهای مارکونی فضای زیادی از طیف را از فرکانسهای بسیار پایین تا فرکانسهای بالا را اشغال می کردند. همچنین این سیستمها به طور غیراتوماتیک از پردازش زمان استفاده مینمودند. چون کد مورس توسط اپراتورهای انسانی ارسال و دریافت می شد .

پایه و اساس سیستمهای نوین فراپهنباند در دهه 80 توسط راس و با کار انجام شده در مرکز تحقیقاتی Sperry بنیان گذاشته شد. تأکید بر استفاده از UWB به عنوان یک ابزار تحلیلی برای کشف خصوصیات شبکههای مایکروویو و خصوصیات ذاتی مواد بود. این تکنیکها به طور منطقی گسترش یافتند تا تحلیل و تولید تجربی المان های آنتن را انجام دهند. موفقیتهای اولیه باعث تولید سیستمی خانگی شد تا خصوصیات پاسخ ضربه اهداف یا موانع را اندازهگیری کند.

این رویکرد استفاده از رادارهای کوتاهبرد، نیاز به محفظه بدون انعکاس برای مطالعه اهداف رادار را برطرف کرد، زیرا انعکاسهای ناخواسته از دیوارها و سقفها را میتوان با تکنیک های گیت زمانی حذف کرد. استفاده از UWB، و تکنیکهای پردازش حوزه زمان آن، نیاز بزرگی را در اوایل دوره ظهور

کامپیوتر برطرف کرد. مدارهای منطقی پرسرعت، در حد نانو ثانیه در اواخر دهه 60 و اوایل دهه 70،

دستیابی به سرعتهای بالاتر را ممکن ساخت. ولی لازم بود که حجم زیادی از اطلاعات میان پردازنده اصلی کامپیوتر و تجهیزات ورودی و خروجی متعدد منتقل شود. این مشکل با تکنیک های پردازش حوزه زمان و ارسال چندین سیگنال روی خط ارتباطی حل شد. تکنیک فوق توسط راس و همکارانش اختراع و به ثبت رسید. این اختراع عاملی کلیدی در مخابرات UWB گردید. از این مرحله تا ایجاد مخابرات بیسیم UWB راه زیادی نیست.

پیشرفتهای دیگر در دههی 70 باعث پیدایش اصول لازم برای توصیف و تولید کامل رشته الکترومغناطیس حوزه زمان شد. در دهههای 80 و 90، الکترومغناطیس حوزه زمان به مخابرات بیسیم و به خصوص مخابرات راه نزدیک و محیط های چند مسیره و متراکم اعمال میشد. شاتز این کاربری را با جزئیات بیان کرده و مزایا و معایب آن را شناخته است. او نشان داد که میتوان تعداد زیادی از این سیستمها را در یک مکان به کار انداخت و سیگنالهای پهنباند به مراتب بیشتر از سیگنالهای باریکباند نسبت به آثار مخرب چندمسیری مصونیت دارند.

یکی از کاربردهای بالقوه مخابرات UWB ارائه خدمات به کاربرهای متعدد در محیطهای چندمسیره است، ولی چالش سیستم، همزیستی آن در طیف رادیویی شلوغ فعلی است. مزایای این سیستم ممکن است بر معایب آن نچربد، و شاید دیگر روشهای بی سیم در محیطهای چند مسیره و متراکم به خوبی روش فوق کار کنند. دیگر کاربرد مهم روش فوق در حسگرها است، مثلا رادارهای تفکیک بالا و کوتاهبرد. این کاربرد نیاز بسیار کمتری به پردازش سیگنال دارد و مدارهای الکترونیکی بسیار سادهتری نیز دارد ولی به اندازهی دیگر سیستمهای پیچیده مخابراتی جلب توجه نکرده است.

یکی از اولین کاربردهای آن، رادارهای نفوذ در زمین بود. در سال 1974، موری، یک رادار به نام خود ثبت کرد که به دلیل استفاده از باند بسیار پهنی از فرکانسها، میتوانست حدود یک تا چند متر در زمین نفوذ کند. این امتیاز بعدها باعث یک موفقیت تجاری شد.

UWB  1.2 در قوانین FCC1

در سال 2002، FCC رنج فرکانسی 3.1~10.6Ghz را برای کاربردهای UWB باز کرد و در اولین گام FCC توان خروجی سیستمهای UWB را به -41.3dBm/MHz محدود کرد، این محدودیت این امکان را برای سیستم های UWB ایجاد میکند که بدون اینکه توان سیگنال خروجی آنها توسط سیستمهای باند باریک مجاور احساس شود از پهنای باند وسیعی برای انتقال اطلاعات خود استفاده کنند. محدودیتهایی که برای توان انتشار این سیستمها ایجاد شد ، عمدتاً محدودیتهایی بودند که برای حفاظت از سیستم GPS و سایر سیستمهای دولتی که در باند فرکانسی 690MHZ~1610MHz

کار میکنند مطرح شده بود. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است این ماسک توان همچنین

برای سایر سیستمهای دولتی که عملکرد آنها در فاصلهی 3.1GHz~10.6GHz یعنی باندی که برای کاربرد داخلی UWB تعریف شده است نیز کاربرد دارد.

شکل -1 طرح ماسک توان برای سیستم UWB بر حسب فرکانس

بنا به تعریف FCC پهنای -10dB یک سیگنال UWB بزرگتر از %25 فر کانس مرکزی یا بزرگتر

فهرست جدول ها:

عنوان                                                                                                 شماره صفحه

جدول 1- 1 قابلیت UWB در مقایسه با سایر استانداردهای 14…………………………………. [2] IEEE

جدول 1- 3 مقایسهی ساختارهای مختلف میکسرهای فراپهن باند………………………………………….. 51

جدول 1- 5 مقادیر سلفهای مدار نهایی………………………………………………………………………. 85

جدول 2- 5 عرض ترانزیستورهای مدار نهایی………………………………………………………………… 85

جدول 3- 5 مقادیر پارامترهای DC ترانزیستورهای میکسر توزیع شده نهایی………………………………. 85

جدول 4-5 مقدار نشت پورت های مختلف میکسر پیشنهادی در یکدیگر بعد از مدل سازی اثر عدم تطبیـق ابعـاد

ترانزیستورها، روی ولتاژ آستانه………………………………………………………………………………………….. 88

جدول 5- 5 مقایسهی سه ساختار به دست آمده طول طراحی………………………………………………. 90

جدول 6- 5 مشخصات مدار میکسر توزیع شدهی پیشنهادی………………………………………………… 90

جدول 7- 5 مقایسه میکسر طراحی شده در این پایان نامه با کارهای انجام شدهی قبلی………………….. 91

فهرست شکلها:

عنوان                                                                                                 شماره صفحه
شکل 1-1 تاریخچهی تکنولوژی فراپهن باند……………………………………………………………………. 6

شکل 2-1 طرح ماسک توان برای سیستم UWB بر حسب فرکانس 7…………………………………….. [3]

شکل 3-1 سیگنال باند باریک در حوزهی (a) زمان و (b) فرکانس………………………………………….. 8

شکل 4-1 یک پالس با Duty Cycle کم……………………………………………………………………. 8

شکل 5-1 پالس UWB در حوزههای((a زمان و (b) فرکانس………………………………………………. 9

شکل 6-1 همزیستی سیگنالهای فراپهن باند با سیگنالهای باند باریک و باند پهن در طیف فرکانسی 10.. RF

شکل (a) 7-1 پدیدهی چند مسیره در انتقال بیسیم (b) اثر پدیدهی چند مسیره بر سیگنال های بانـد باریـک

© اثر پدیدهی چند مسیره بر سیگنالهای باند فرا پهن………………………………………………………………… 11

شکل 8-1 رفتار حوزههای زمان و فرکانس سیگنالهای UWB (a) و (b) باند باریک……………………… 13

شکل 9-1 طیف فرکانسی UWB به همراه سیستمهای تداخلی داخل و خارج باند………………………… 14

شکل 10-1 سیگنالهای (a) باند باریک، (b) طیف گسترده و © فراپهن باند در حوزههای زمان و فرکانس .. 16

شکل 11-1 روش دسترسی 16……………………………………………………………………….. TDMA

شکل 12-1 عملیات کد کردن در 17……………………………………………………… [5] DS-CDMA

شکل 13-1 نحوهی استفاده از پهنای باند در سیستم 17………………………………………. DS-CDMA

شکل 14-1 گروه بندی طیف فرکانسی 18…………………………………………………….. MB-OFDM

شکل 15-1 طیف فرکانسی 18……………………………………………………………. [7] MB-OFDM

شکل 1-2 ساختار گیرنده سوپر هترودین……………………………………………………………………. 20

شکل 2-2 میکسر به عنوان یک عنصر سه دهانه…………………………………………………………….. 21

شکل 3-2 میکسر غیرفعال با تعادل دوگانه با 22…………………………………………………….. CMOS

شکل 4-2 میکسر گیلبرت ساده………………………………………………………………………………. 24

شکل 5-2 میکسر گیلبرت با تعادل دوگانه…………………………………………………………………… 25

شکل 6-2 منحنی بهرهی سوئیچ میکسر گیلبرت با تعادل دوگانه…………………………………………… 26

شکل 7-2 میکسر گیلبرت با تعادل دوگانه با تکنیک ربودن جریان 27…………………………………… DC

شکل 8-2 میکسر به عنوان یک ضرب کننده 29……………………………………………………………. [3]

شکل 9-2 میکسر با ساختار تکی…………………………………………………………………………….. 31

شکل 10-2 میکسر با ساختار متوازن تکی…………………………………………………………………… 31

شکل 1-3 بلوك دیاگرام مدار ترکیبی توزیع شده (a) موجبر هم محور واقعی (b) مدارات LC مصنوعی33[11]

شکل 2-3 مدل خطوط انتقال مصنوعی………………………………………………………………………. 34

شکل 3-3 شمای نحوهی قرار گیری سلولهای مدار توزیع شده بین دو خط انتقال………………………….. 35

شکل 4-3 میکسر گیلبرت 36…………………………………………………………………………. CMOS

شکل 6-3 شکل موجهای p0(t) و 38…………………………………………………………………….. p1 (t)

شکل 7-3 مدار معادل خط انتقال……………………………………………………………………………. 40

شکل 8-3 شماتیک مدار میکسر گیلبرت با تکنیک تزریق جریان…………………………………………… 41

شکل 9-3 شماتیک مدار میکسر گیلبرت با طبقهی ترارسانایی مکمل………………………………………. 41

شکل 10-3 مدل مدار ساده شده برای (a) میکسر متداول (b) میکسر با تکنیک پیکینگ سلفی سری……. 43

شکل (a) 11-3 مدل سیگنال کوچک یک تقویت کننده (b) شـبکهی پسـیو اضـافه شـده بـرای ایزولـه کـردن

خازنهای پارازیتی © پیاده سازی این شبکه با سلف…………………………………………………………………… 43

شکل 12-3 مدار میکسر ساختار 44…………………………………………………………………………… 1

شکل 13-3 مدار میکسر ساختار 45…………………………………………………………………………… 2

شکل 14-3 مدار میکسر ساختار 46…………………………………………………………………………… 3

شکل 15-3 مدار میکسر ساختار 47…………………………………………………………………………… 4

شکل 16-3 مدار تطبیق UWB برای سیگنال ورودی 47…………………………………………………. RF

شکل 17-3  مدار میکسر ساختار 48………………………………………………………………………….. 5

شکل 18-3 مدار میکسر ساختار 49…………………………………………………………………………… 6

شکل 19-3 مدار میکسر ساختار 50…………………………………………………………………………… 7

شکل 1-4 طیف فرکانسی MB-OFDM به همراه سیستمهای تداخلی داخل و خارج باند 53…………… [7]

شکل (a) 2-4 مدار سوئیچ ساده (b) سیستم غیر خطی متغیر با زمان © سیستم خطی متغیر با زمان….. 54

شکل 3-4 طیف خروجی سیستم غیرخطی با درجهی دو و سه……………………………………………… 54

شکل 4-4 نقطه تراکم 56………………………………………………………………………………….. 1dB

شکل 5-4 مولفههای اینترمدولاسیون در خروجی یک سیستم غیرخطی درجهی 56…………………………. 2

شکل 6-4 نحوهی تداخل اینترمدولاسیون مرتبهی 2 با سیگنال مطلوب 57……………………………….. [7]

شکل 7-4 مولفههای اینترمدولاسیون در خروجی یک سیستم با خاصیت غیرخطی مرتبهی سوم………….. 58

شکل 8-4 تداخل اینترمدولاسیون مرتبهی 3 با سیگنال مطلوب 58……………………………………….. [7]

شکل (a) 9-4 دامنهی نقطه تقاطع مرتبهی سوم ورودی (b) نقطه تقاطع مرتبـهی سـوم ورودی و خروجـی بـه

صورت لگاریتمی 59………………………………………………………………………………….. [5] (IIP3,OIP3)

شکل 10-4 میکسر فعال تک بالانس 61……………………………………………………………… CMOS

شکل 11-4 شکل موج 62………………………………………………………………………………… p1 (t)

شکل 1-5 بلوك دیاگرام مدار توزیع شده (a)خطوط انتقال واقعی (b) پیاده سازی با مدارات LC (خـط انتقـال

مصنوعی)…………………………………………………………………………………………………………………. 65

شکل 2-5 مدل ترانزیستور 66…………………………………………………………………………. TSMC

شکل 3-5 مدل مدار معادل برای یک ترانزیستور 66………………………………………. [26] RF nMOS

شکل 4-5 مدل سلف 67………………………………………………………………………………. TSMC

شکل 5-5 نمای Layout سلف در تراشه……………………………………………………………………. 67

شکل 6-5 مدار معادل یک سلف استاندارد 67…………………………………………………………….. [26]

شکل 7-5 تحلیلگر HARMONIC BALANCE در نرم افزار 68………………………………… ADS

شکل 8-5 تحلیلگر LSSP در نرم افزار 68………………………………………………………………. ADS

شکل 9-5 ساختار میکسر توزیع شدهی تک بالانس…………………………………………………………. 69

شکل 10-5 شماتیک میکسر توزیع شدهی تک بالانس در نرم افزار 70…………………………………. ADS

شکل 11-5 مدار بایاس طبقهی 70…………………………………………………………………………. RF

شکل 12-5 مدار بایاس گیت ترانزیستورهای طبقهی 71…………………………………………………… LO

شکل 13-5 مدار بایاس درین ترانزیستورهای طبقهی 71………………………………………………….. LO

شکل 14-5 روابط به کار رفته در نرمافزار ADS برای محاسبهی 72……………………………………. IIP3

شکل 15-5 نمودار عدد نویز میکسر طراحی شده با سلول تک بالانس……………………………………… 72

شکل 16-5 نمودار IIP3 میکسر طراحی شده با سلول تک بالانس………………………………………… 73

شکل 17-5 نمودار IIP2 میکسر طراحی شده با سلول تک بالانس………………………………………… 73

شکل 18-5 نمودار بهرهی تبدیل میکسر طراحی شده با سلول تک بالانس………………………………… 73

شکل 19-5 نمودار ضریب انعکاس ورودی میکسر طراحی شده با سلول تک بالانس……………………….. 74

شکل 20-5 نمودار ضریب انعکاس خروجی میکسر طراحی شده با سلول تک بالانس………………………. 74

شکل 21-5 ساختار میکسر توزیع شدهی گیلبرت…………………………………………………………… 75

شکل 22-5 شماتیک میکسر توزیع شدهی گیلبرت در نرم افزار 75…………………………………….. ADS

شکل 23-5 نمودار بهرهی تبدیل میکسر طراحی شده با سلول گیلبرت…………………………………….. 76

شکل 24-5 نمودار ضریب انعکاس ورودی میکسر طراحی شده با سلول گیلبرت…………………………… 77

شکل 25-5 نمودار ضریب انعکاس خروجی میکسر طراحی شده با سلول گیلبرت………………………….. 77

شکل 26-5 نمودار عدد نویز میکسر طراحی شده با سلول گیلبرت…………………………………………. 77

شکل 27-5 نمودار IIP3 میکسر طراحی شده با سلول گیلبرت…………………………………………….. 78

شکل 28-5 ساختار میکسر توزیع شدهی گیلبرت با تکنیک پیکینگ سلفی……………………………….. 79

شکل 29-5 ساختار میکسر توزیع شدهی گیلبرت با تکنیک پیکینگ سلفی در نرم افزار 79…………… ADS

شکل 30-5 مدار بایاس درین ترانزیستورهای طبقهی 80………………………………………………….. LO

شکل 31-5 نمودار جریان مصرفی میکسر بر حسب تغییرات عرض ترانزیستورها…………………………… 81

شکل 32-5 نمودار تطبیق ورودی میکسر بر حسب تغییرات عرض ترانزیستورها در فرکانس 82…… 10 GHz

شکل 33-5 نمودار بهرهی تبدیل میکسر بر حسب تغییرات عرض ترانزیستورها…………………………….. 82

شکل 34-5 نمودار IIP3 میکسر بر حسب تغییرات عرض ترانزیستورها…………………………………….. 83

شکل 35-5 نمودار بهرهی تبدیل میکسر بر حسب تغییرات سلفهای پیکینگ در سه فرکانس……………… 83

شکل 36-5 بهرهی تبدیل میکسر بر حسب فرکانس و مقادیر مختلف سلفهای پیکینگ……………………. 84

شکل 37-5 نمودار IIP3 میکسر بر حسب تغییرات سلفهای پیکینگ در سه فرکانس……………………… 84

شکل 38-5 نمودارضرایب انعکاس ورودی و خروجی میکسر توزیع شدهی پیشنهادی………………………. 86

شکل 39-5 نمودار بهره میکسر طراحی شده با دو سلول گیلبرت و با تکنیک پیکینگ سلفی……………… 86

شکل 40-5 نمودار نشت پورت LO در 87…………………………………………………………………. RF

شکل 41-5 نمودار نشت پورت LO در 87………………………………………………………………….. IF

شکل 42-5 نمودار نشت پورت RF در 87…………………………………………………………………. LO

شکل 43-5 نمودار نشت پورت RF در 88………………………………………………………………….. IF

شکل 44-5 عدد نویز میکسر طراحی شده با دو سلول گیلبرت و با تکنیک پیکینگ سلفی……………….. 88

شکل 45-5 نقطه تقاطع مرتبه سوم ورودی (IIP3) میکسر طراحـی شـده بـا دو سـلول گیلبـرت و بـا تکنیـک

پیکینگ سلفی…………………………………………………………………………………………………………… 89

شکل 46-5 نقطه تقاطع مرتبه دوم ورودی (IIP2) میکسـر طراحـی شـده بـا دو سـلول گیلبـرت و بـا تکنیـک

پیکینگ سلفی…………………………………………………………………………………………………………… 89
شکل 47-5 نمودار P1dB میکسر طراحی شده با دو سلول گیلبرت و با تکنیک پیکینگ سلفی…………… 90

چکیده:

رشد سریع تکنولوژی و پیشرفت موفق تجاری مخابرات بی سیم روی زنـدگی روزمـره ی مـا تـاثیر قابل توجهی گذاشته است. امروزه بهکار بردن میکسرهای فرکانس بالا در سیستم های ارتباطاتی بیسـیم، دارای اهمیت خاصی میباشد. میکسرها یکی از اجزای اساسـی گیرنـده در مخـابرات بـیسـیم محسـوب میشوند. اجرای میکسرهای پایین آورنده1 در گیرنده ها به لحاظ وجود نویز و تضعیف در سیگنال دریافتی از اهمیت بیشتری برخوردار است.
هدف اصلی این پایان نامه، تحلیل و طراحـی میکسـر بـرای کـاربرد در بانـد فرکانسـی فـراپهن (UWB) و با استفاده از تکنولوژی CMOS می باشد. ابتدا عملکرد یک میکسر توزیع شده بررسی شده، سپس مدار میکسر پیشنهادی توزیع شده، ارایه می گردد. میکسر پیشنهادی دارای بهـره ی تبـدیل 3dB، IIP3 برابر 5/5dBm، عدد نویز 7dB، پهنـای بانـد 3 تـا 10 گیگـاهرتز و تـوان مصـرفی 52 میلـی وات میباشد. میکسر فراپهن باند توزیع شدهی پیشنهادی با استفاده از تکنولوژی CMOS 0/18μm با منبع تغذیه 1/8 ولت طراحی شده است.

مقدمه:

رشد سریع تکنولوژی و گذار از مخابرات آنالوگ به دیجیتال، ترقی سیستم های رادیویی بـه نسـل سوم و چهارم و جانشینی سیستم های سیمی با Wi-Fi و Bluetooth مشـتریان را قـادر مـی سـازد بـه گستره ی عظیمی از اطلاعات از هرجا و هر زمان دسترسی داشته باشند. مخابرات UWB برای اولین بـار در دهــهی 1960 معرفــی شــد و در ســال 2002، FCC1 رنــج فرکانســی 3.1~10.6GHz را بــرای کاربردهای UWB معرفی و توان انتقال آنرا به -41.3dBm محدود کرد، بدین معنا کـه سیسـتمهـای

UWB روی فراهم کردن: توان کم، قیمت کم و عملکرد باند وسیع در مساحت کوتـاه تمرکـز کردنـد. در مقایسه با کاربردهای باند باریک طراحی المانها در سیستمهای UWB بسیار متفاوت و مشکل است.

یکی از بلوكهای مهم در گیرندههای UWB میکسرها هستند کـه بـرای تبـادل اطلاعـات بـین تعداد زیادی کانال مشابه UWB نقش کلیدی دارند. اهمیـت عملکـرد میکسـر بـه عنـوان یـک مبـدل فرکانس، در تامین فرکانسهای کاری مناسب با پایداری و نـویز مطلـوب اسـت. میکسـر مـیبایسـتی: (1
بهرهی تبدیل بالا، که اثرات نویز در طبقات بعدی را کاهش دهـد، (2 عـددنویز کوچـک، کـه LNA را از داشتن یک بهرهی بالا راحت کند و (3 خطی بودن بالا، که رنج دینامیک گیرنده را بهبود بخشد و سطوح اینترمدولاسیون2 را کاهش دهد. هر کارایی بایستی توسط مصالحه در طراحی میکسر بهدست آید. میکسر سلول گیلبرت با برخی تغییرات در ساختار آن نتایج قابل قبـولی بـرای کـاربرد در سیسـتمهـای UWB

بهدست میدهد.

دستیابی همزمان به بهره ی تبدیل و خطی بودن بـالا کـه افـزایش یکـی باعـث کـاهش دیگـری می گردد یکی از چالش های طراحی میکسر می باشد، در کارهایی کـه تـا کنـون انجـام شـده تمرکـز روی دستیابی یکی از این دو بوده به طوریکه یا میکسری غیر فعال با خطی بودن قابل قبـول و یـا میکسـری فعال با خطی بودن کم ارائه شده است. تطبیق امپدانس در کل رنج فرکانسی 7 گیگا هرتـزی و همچنـین عدد نویز پایین از دیگر پارامترهای مهم طراحی میکسر میباشد.

9 اهداف پایان نامه

در این پایان نامه با بررسی میکسرهای فراپهن باند و مقایسهی آنها از نظر ساختار، بهرهی مدار، عدد نویز، تطبیق در ورودی و خروجی و خطی بودن، سـاختار مناسـب بـرای یـک میکسـر فـراپهن بانـد پیشنهاد شده و از لحاظ کارکرد در سیستمهای UWB بررسی گشته است.

بر خلاف کارهایی که تا کنون در این زمینه صورت گرفته که بر بهبود یکی از پارامترهای بهـره ی تبدیل یا خطی بودن میکسر تاکید شده، در اینجا سعی شـده اسـت تـا ضـمن دسـتیابی بـه هـر دو ایـن پارامترها در اندازههای قابل قبول برای گیرندهها، کل پهنای باند سیستمهای UWB پوشش داده شود.

بر این اساس در فصل اول سیستم های فراپهن باند بطور کامل معرفـی و بررسـی مـی گـردد، در فصل دوم به بررسی انواع میکسر، نحوهی عملکرد و کاربرد آنها پرداختـه شـده، در فصـل سـوم سـاختار میکسرهای توزیع شده، مشخصات و تکنیکهای بهبود کارایی آنها و در فصل چهارم اعوجـاج و نـویز در میکسر بررسی گردیدهاند. در فصل پنجم ساختار میکسر فراپهن باند طراحی شده بـه طـور مفصـل شـرح داده شده است. در فصل ششم نتیجهگیری و پیشنهادات و فصل هفتم نیز منابع و مأخذ مورد استفاده بـه تفکیک درج شدهاند.

.1  فصل اول: سیستمهای فراپهن باند (UWB)

1-1   تاریخچه تکنولوژی فراپهن باند UWB

در طول دهههای اخیر پیشرفت سریع ارتباطات باعث ایجاد تقاضا برای قطعات بهتـر و ارزانتـر و همچنین تکنولوژیهای پیشرفتهتر شده است. افزایش تقاضا برای انتقال سریع و افزایش نرخ اطلاعـات در عین مصرف کم توان تاثیرات شگرفی را بر تکنولوژی ارتباطات ایجاد کرده است. در هر دو بخش مخابرات بیسیم و سیمی این گرایش منجر به استفادهی هرچه بیشتر از مدولاسیونهایی با استفادهی بهینـهتـر از طیف فرکانسی و یا افزایش پهنای کانالها گشته است. این روشها به همـراه روشهـای مهندسـی بـرای کاهش توان، به منظور تولید تراشه های ارزان و با مصرف توان کم در صنعت استفاده میشود.

افزایش و گسترش استانداردها نه تنها باعث شده که سیستمها با طیفهای شلوغتری از لحاظ فرکانسی روبرو باشند بلکه باعث شده است تا سیستمها به سوی چند استاندارده بودن سوق داده شده و قابلیت انطباق با استانداردهای مختلف را داشته باشند. در حقیقت این پیشرفت تکنولوزی منجر به طراحی و تولید دستگاههایی شده است که قابلیت کارکرد در باندهای وسیعتری را داشته باشند، مانند تکنولوژی فرا پهن باند . (UWB)

تکنولوژی فراپهن باند (UWB) در دهه های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفتـه اسـت. مـیتـوان گفت که شروع استفاده از دانش UWB مربوط به انتهای قرن نوزدهم می باشد. اولین سیستم بی سیم که توسط گاگلیرمو مارکونی1 در سال 1987 نمایش داده شد، خصوصیات رادیوی فـراپهن بانـد را دارد. رادیـو ساخته شده توسط مارکونی از پهنای باند وسیعی برای انتقال اطلاعات بهره می گرفت. اولین فرستنده های جرقه ای مارکونی فضای زیادی از طیف (از فرکانس هـای بسـیار پـایین تـا فرکـانس هـای بـالا) را اشـغال می کردند. همچنین این سیستم ها به طور غیراتوماتیک از پردازش زمان اسـتفاده مـی نمودنـد. چـون کـد مورس توسط اپراتورهای انسانی ارسال و دریافت می شد. پس از آن مفهوم UWB مجدداً در دهـه 1960

برای ساخت رادارهای ایمن در برابر تداخل با مصرف توان کم مورد توجه قرار گرفت .[1]

در اوایل پیدایش ، UWB به نامهای Carrier free ، باند پایه یا ضربه رایج بود که در حقیقت متضمن این نکته بود که استراتژی تولید سیگنال نتیجه یک پالس با Rise time بسیار سریع و یـا یـک ضربه

کلمات کلیدی: تنش خشکی، عملکرد، کلزا، کمپوست زباله شهری، ورمی کمپوست

فهرست مطالب

عنوان ………………………………………………………………………………………صفحه

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………2

اهداف مطالعه ……………………………………………………………………………………………………………………………………….5

فصل اول: کلیات

• کلزا ……………………………………………………………………………………………………………………………………….7

1-1-1- تاریخچه………………………………………………………………………………………………………………………….7

1-1-2- اهمیت…………………………………………………………………………………………………………………………….8

1-1-3- تولید کلزا در ایران و جهان ………………………………………………………………………………………………9

1-1-4- شرایط خاکی و نغذیه ای ……………………………………………………………………………………………….10

1-1-5- گونه های روغنی جنس براسیکا ……………………………………………………………………………………..12

• مواد آلی و اثرات آن در خاک ………………………………………………………………………………………………….14

1-2-1- اثر مواد آلی بر خصوصیات شیمیایی خاک ……………………………………………………………………….15

1-2-2- اثر مواد آلی بر خصوصیات فیزیکی خاک …………………………………………………………………………15

1-2-3- اثر مواد آلی بر خصوصیات زیستی خاک …………………………………………………………………………16

1-2-4- اثر مواد آلی بر حاصلخیزی خاک …………………………………………………………………………………….17

• کمپوست ……………………………………………………………………………………………………………………………..17
• کمپوست زباله شهری ……………………………………………………………………………………………………………18
• ورمی کمپوست …………………………………………………………………………………………………………………….20
• تنش ……………………………………………………………………………………………………………………………………24
• خشکی ………………………………………………………………………………………………………………………………..25

1-7-1- اثرات تنش خشکی بر گیاهان زراعی ………………………………………………………………………………26

1-7-2- مفهوم و مکانیسم های مقاومت به خشکی ………………………………………………………………………27

فصل دوم: پیشینه تحقیق

2-1- بررسی نقش مواد آلی در بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک ………………………………….29

2-2- بررسی تاثیر کمپوست زباله شهری بر جذب عناصر غذایی و عملکرد گیاهان زراعی …………………………30

2-3- بررسی تاثیر ورمی کمپوست بر جذب عناصر غذایی و عملکرد گیاهان زراعی……………………………………32

2-4- بررسی تاثیر تنش خشکی بر شاخص های رشد و عملکردی گیاهان زراعی………………………………………35

فصل سوم: مواد و روشها

3-1- انتخاب و نمونه برداری خاک……………………………………………………………………………………………………….38

3-2- تجزیه های فیزیکی و شیمیایی خاک ………………………………………………………………………………………….38

3-2-1- اندازه گیری pH …………………………………………………………………………………………………………..38

3-2-2- اندازه گیری قابلیت هدایت الکتریکی خاک ………………………………………………………………………38

3-2-3- اندازه گیری کربن آلی خاک …………………………………………………………………………………………..38

3-2-4- اندازه گیری نیتروژن کل خاک ……………………………………………………………………………………….39

3-2-5- اندازه گیری فسفر قابل جذب خاک …………………………………………………………………………………39

3-2-6- اندازه گیری پتاسیم قابل جذب خاک ………………………………………………………………………………39

3-2-7- اندازه گیری کربنات کلسیم معادل …………………………………………………………………………………..39

3-2-8- تعیین بافت خاک ………………………………………………………………………………………………………….39

3-2-9- تعیین درصد رطوبت اشباع خاک …………………………………………………………………………………….40

3-2-10- تعیین رطوبت ظرفیت مزرعه………………………………………………………………………………………..40

3-2-11- تعیین جرم مخصوص ظاهری ………………………………………………………………………………………40

3-3- خصوصیات شیمیایی کمپوست و ورمی کمپوست ………………………………………………………………………….40

3-3-1- اندازه گیری pH …………………………………………………………………………………………………………..40

3-3-2- اندازه گیری قابلیت هدایت الکتریکی ……………………………………………………………………………..41

3-3-3- تعیین کربن آلی ……………………………………………………………………………………………………………41

3-4- مراحل کار گلخانه ای ………………………………………………………………………………………………………………..41

3-4-1- کاشت ………………………………………………………………………………………………………………………….42

3-4-2- مرحله داشت………………………………………………………………………………………………………………….42

3-4-3- برداشت گیاه و آسیاب کردن …………………………………………………………………………………………..44

3-5-  اندازه گیری خصوصیات گیاهی پس از برداشت ……………………………………………………………………………44

3-5-1- اندازه گیری ارتفاع گیاه و ریشه و شمارش تعداد برگها……………………………………………………….44

3-5-2- اندازه گیری قطر ساقه …………………………………………………………………………………………………..46

3-5-3- تعیین محتوای كلروفیل برگ …………………………………………………………………………………………46

3-5-4- اندازه گیری سطح برگ …………………………………………………………………………………………………46

3-5-5- اندازه گیری نیتروژن کل در نمونه های گیاهی ………………………………………………………………..46

این مطلب را هم بخوانید :

3-5-6- خاکستر کردن مواد گیاهی و تهیه عصاره گیاهی ………………………………………………………………47

3-5-7- اندازه گیری فسفر نمونه های گیاهی ………………………………………………………………………………47

3-5-8- اندازه گیری سدیم و پتاسیم اندام هوایی گیاه …………………………………………………………………..48

3-5-9- اندازه گیری آهن و روی اندام هوایی گیاه ………………………………………………………………………..48

3-5-10- محتوای نسبی آب برگ ………………………………………………………………………………………………48

3-5-10- درصد ماده خشک اندام هوایی ……………………………………………………………………………………..49

3-6- طرح آزمایشی و مطالعات آماری ………………………………………………………………………………………………….49

فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1- نتایج تجزیه فیزیکی و شیمیایی خاک ………………………………………………………………………………………….51

4-2- نتایج تجزیه شیمیایی ورمی کمپوست و کمپوست زباله شهری ……………………………………………………….52

4-3- بررسی تاثیر کاربرد کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست روی خصوصیات مورفو-فیزیولوژیکی کلزا تحت تنش خشکی ………………………………………………………………………………………………………………………………53

4-3-1- ارتفاع گیاه، قطر ساقه و تعداد برگ …………………………………………………………………………………53

4-3-2- سطح برگ، محتوی نسبی آب گیاه، نسبت سطح برگ و شاخص SPAD …………………………58

4-3-3- وزن خشک اندام هوایی و ریشه، نسبت ریشه به اندام هوایی، درصد ماده خشک اندام هوایی و عملکرد دانه ………………………………………………………………………………………………………………………………..64

4-4- بررسی تاثیر کاربرد کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست روی غلظت عناصر غذایی در اندام هوایی کلزا تحت تنش خشکی ……………………………………………………………………………………………………………………….70

4-4-1- نیتروژن و فسفر……………………………………………………………………………………………………………..70

4-4-2- پتاسیم و سدیم ……………………………………………………………………………………………………………..74

4-4-3- آهن و روی ………………………………………………………………………………………………………………….78

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهاد ها

5-1- نتیجه گیری کلی ………………………………………………………………………………………………………………………85

5-2- پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………………………………..86

مراجع …………………………………………………………………………………………………………………………………………….87

فهرست اشکال و جداول

عنوان ………………………………………………………………………………………صفحه

جدول 1-1- مقایسه خصوصیات شیمیایی ورمی کمپوست و کمپوست باغی ……………………………………………..23

جدول 3-1- تیمارهای استفاده شده در آزمایش گلخانه ای ……………………………………………………………………..42

شکل 3-1- آماده سازی گلدانها در گلخانه جهت انجام کاشت ………………………………………………………………..43

شکل 3-2- مرحله کشت گلخانه ای و گلدهی گیاهان کلزا …………………………………………………………………….45

جدول 4-1- نتایج تجزیه فیزیکی و شیمیایی خاک ……………………………………………………………………………….51

جدول 4-2- نتایج تجزیه شیمیایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست ……………………………………………..52

جدول 4-3- نتایج تجزیه واریانس تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی بر خصوصیات مورفو-فیزیولوژیکی  گیاه کلزا……………………………………………………………………………….53

شکل4-1- اثرات ساده تاثیر سطوح مختلف تنش خشکی در ارتفاع گیاه کلزا……………………………………………..54

شکل4-2- اثرات ساده تاثیر سطوح مختلف تنش خشکی در قطر ساقه گیاه کلزا. ……………………………………..55

شکل4-3- اثرات ساده تاثیر سطوح مختلف تنش خشکی در تعداد برگ گیاه کلزا………………………………………55

جدول 4-4- نتایج مقایسه میانگین اثر ساده کود زیستی و اثرات متقابل کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در ارتفاع گیاه، قطر ساقه، تعداد برگ گیاه کلزا………………………………………………….57

شکل4-4- اثرات اصلی تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست در سطح برگ گیاه کلزا………60

شکل4-5- اثرات اصلی تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست در محتوی نسبی آب برگ کلزا…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….60

شکل4-6- اثرات اصلی تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست بر روی نسبت سطح برگ کلزا…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….61

شکل4-7- اثرات اصلی تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست بر روی شاخص SPAD کلزا…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….61

جدول 4-5- نتایج مقایسه میانگین اثرات ساده تنش خشکی و اثر متقابل تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در بررسی سطح برگ، محتوی آب نسبی، نسبت سطح برگ و SPAD گیاه کلزا…………………………………………………………………………………………………………………………………63

جدول 4-6- نتایج مقایسه میانگین اثرات ساده تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در وزن خشک اندام هوایی و ریشه، نسبت وزن خشک اندام هوایی به ریشه، درصد ماده خشک گیاه کلزا……………………………………………………………………………………………………………………………………65

شکل4-8- اثرات متقابل تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در وزن خشک اندام هوایی گیاه کلزا…………………………………………………………………………………………………………. 68

شکل4-9- اثرات متقابل تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در وزن خشک ریشه گیاه کلزا……………………………………………………………………………………………………………………68

شکل4-10- اثرات متقابل تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در نسبت ریشه به اندام هوایی گیاه کلزا………………………………………………………………………………………………………69

شکل4-11- اثرات متقابل تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در عملکرد دانه گیاه کلزا……………………………………………………………………………………………………………………………69

جدول 4-7- نتایج تجزیه واریانس تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در میزان عناصر نیتروژن، فسفر، پتاسیم و سدیم، آهن و روی گیاه کلزا…………………………………………..70

جدول 4-8- نتایج مقایسه میانگین اثرات ساده تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در میزان نیتروژن و فسفر گیاه کلزا…………………………………………………………………………..72

شکل 4-12- اثرات متقابل تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در میزان نیتروژن گیاه کلزا…………………………………………………………………………………………………………………..73

شکل 4-13- اثرات متقابل تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در میزان فسفر گیاه کلزا………………………………………………………………………………………………………………………73

شکل4-14- اثرات ساده تاثیر سطوح مختلف تنش خشکی در مقدار پتاسیم اندام هوایی گیاه کلزا……………….74

شکل4-15- اثرات ساده تاثیر سطوح مختلف تنش خشکی در مقدار سدیم اندام هوایی گیاه کلزا…………………75

شکل4-16- اثرات اصلی تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست بر مقدار پتاسیم اندام هوایی کلزا…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….76

شکل4-17- اثرات اصلی تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست بر مقدار سدیم اندام هوایی کلزا…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….76

جدول 4-9- نتایج مقایسه میانگین اثرات متقابل تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در میزان پتاسیم و سدیم گیاه کلزا…………………………………………………………………………..77

جدول 4-10- نتایج مقایسه میانگین اثرات ساده تنش خشکی در میزان عناصر آهن و روی گیاه کلزا………….78

شکل4-18- اثرات اصلی تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست بر مقدار آهن اندام هوایی کلزا…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….79

شکل4-19- اثرات اصلی تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست بر مقدار عنصر روی اندام هوایی کلزا………………………………………………………………………………………………………………………………………..80

شکل 4-20- اثرات متقابل تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در میزان عنصر آهن گیاه کلزا………………………………………………………………………………………………………………..81

شکل 4-21- اثرات متقابل تاثیر و کارایی کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست تحت شرایط تنش خشکی در میزان عنصر روی گیاه کلزا……………………………………………………………………………………………………………….81

شکل 4-22- مقایسه رشد و ارتفاع گیاه در تیمارهای کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست در سطوح مشابه چهار درصد و بدون تنش خشکی……………………………………………………………………………………………………………82

شکل 4-23- مقایسه رشد و ارتفاع گیاه در سطوح دو و چهار درصد ورمی کمپوست در شرایط بدون تنش خشکی………………………………………………………………………………………………………………………………………………..82

شکل 4-24- مقایسه رشد و ارتفاع گیاه در سطوح دو و چهار درصد ورمی کمپوست در شرایط بدون تنش خشکی………………………………………………………………………………………………………………………………………………..83

شکل 4-25- مقایسه رشد و ارتفاع گیاه در تیمار چهار درصد کمپوست زباله شهری در سه سطح تنش خشکی………………………………………………………………………………………………………………………………………………..83

مقدمه و هدف

 مقدمه

دانه های روغنی پس از غلات، دومین منبع غذایی جهان به حساب می آیند. این محصولات علاوه بر دارا بودن ذخایر غنی اسید های چرب، حاوی پروتئین نیز می باشند. کلزا به عنوان یکی از مهم ترین گیاهان روغنی در سطح جهان مطرح می باشد، به طوری که پس از سویا و نخل روغنی سومین منبع تولید روغن نباتی جهان به شمار می رود. این گیاه روغنی به طور متوسط حاوی 45-40 درصد روغن در دانه می باشد با توجه به نیاز روز افزون به روغن های نباتی و وابستگی شدید کشور در این مورد، لازم است توجه ویژه ای به توسعه و گسترش کشت دانه های روغنی بویژه کلزا مبذول شود (سیاوش و همکاران،1384).

بیش از 90 درصد مصرف روغن خوراکی کشور از طریق واردات تأمین می گردد. گیاه کلزا (مهمترین گونه زراعی مربوط به جنس Brassica) به علت ویزگی هایی از قبیل قابلیت کشت در نقاط مختلف، درصد زیاد و کیفیت مطلوب روغن موجب امیدواری در جهت تأمین و حتی خودکفایی روغن خام مورد نیاز کشور و رهایی از وابستگی می باشد (اصلانی و همکاران ،1384). افزایش تقاضا برای روغن نباتی در بازارهای جهانی و روند افزایش مصرف سرانه آن موجب اهمیت و لزوم توسعه کشت دانه های روغنی و گسترش برنامه های علمی- تحقیقاتی در مورد این محصولات شده است (ابولحسنی وسعیدی، 1385).

به طور کلی افزایش محصول در گرو بكارگیری بهینه نهاده های كشاورزی از جمله كود می باشد. كودهای شیمیایی در ایران نیز از مهمترین نهاده های كشاورزی به حساب می آیند. کودهای شیمیایی یکی از عوامل اصلی افزایش حاصلخیزی خاك می باشند، ولی استفاده بیش از اندازه از آنها به ویژه هنگامی که با عملیات مدیریتی نامناسب مثل سوزاندن بقایای گیاهی همراه شود، میزان ماده آلی خاك را به شدت کاهش می دهد. این موضوع بر روی ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاك تاثیرگذاشته و امکان فرسایش را در این خاكها افزایش می دهد. استفاده بی رویه از کودهای شیمیایی با تاثیر روی ساختمان خاک منجر به عدم تعادل در خصوصیات فیزیکی شیمیایی و در نتیجه کاهش جذب عناصر غذایی می گردند (آدلیو[1] و همکاران، 2010؛ سران[2] و همکاران، 2010).  امروزه به دلیل افزایش اهمیت مسائل زیست محیطی توجه بیشتری به کودهای زیستی (بیولوژیک) برای جایگزینی کودهای شیمیایی شده است. از آنجا كه مدیریت كود از عوامل اصلی در نیل به كشاورزی پایدار محسوب می گردد، لذا جایگزینی تدریجی كودهای شیمیایی خصوصاً كودهای نیتروژنی و فسفاتی با كودهای زیستی به دلیل مزایای نسبی این كودهای و به علاوه ارزانی آنها می تواند بار سنگین یارانه را از دوش دولت برداشته و گامی دیگر در جهت شكوفایی اقتصاد كشور به حساب آید. از طرف دیگر مصرف كودهای زیستی بدون نگرانی از اثرات سوء زیست محیطی غالباً موجب بهبود شرایط فیزیكی- شیمیایی و زیستی خاك ها شده، افزایش حاصلخیزی و باروری اراضی را به دنبال دارند (پیر انوشه و همکاران، 1389).

امروزه بكارگیری روش های زیستی به عنوان طبیعی ترین و مطلوب ترین راه حل برای زنده و فعال نگه داشتن سیستم حیاتی خاك در اراضی كشاورزی مطرح می باشد (درزی و همکاران، 1387). استفاده از اصلاح کننده های آلی مانند کمپوست ها، ابزار موثری برای بهبود خاکدانه سازی، ساختمان خاک، افزایش جمعیت و تنوع میکروبی، افزایش ظرفیت نگهداری آب خاک و افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی در خاک می باشد (آزرمی و همکاران، 2008).

تولید کمپوست می تواند به عنوان یک روش مدیریتی مناسب برای حذف مواد زاید جامد و تبدیل آنها به موادی با ارزش غذایی بالا محسوب شده و به عنوان ابزاری مناسب در کنترل انواع مختلف بقایا و کاهش مصرف کودهای معدنی به محصولات زراعی و افزایش جذب عناصر کم مصرف به وسیله گیاهان تلقی شود. انجام تحقیقات مختلف در این زمینه، برخی از تاثیرات مثبت کمپوست به عنوان کود زیستی را در رشد و بهبود خصوصیات کیفی گیاه نشان داده است (هارگریوز و همکاران، 2008).

روند افزایش مستمر در تقاضا بدلیل رشد روز افزون جمعیت و افزایش قیمت محصولات، کشاورزان را مجبور به کاربرد روش های مدیریتی فشرده کرده که هدف آن افزایش تولید محصولات زراعی است. این شیوه کشاورزی برای جبران کمبود عناصر در خاک، با مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی علاوه بر هزینه بالا، به دلیل بازدهی کم و بر هم زدن تعادل عناصر غذایی خاک می تواند باعث کاهش عملکرد گیاهان زراعی شود. از این رو، سیستم های کشاورزی با نهاده کم به دلیل علاقه فزآینده به حفاظت منابع طبیعی، کاهش تخریب زیست محیطی و افزایش هزینه کودها، بویژه به منظور تولید در کشورهای در حال توسعه مورد توجه بسیاری قرار گرفته است.

بر اساس تجارب ارزنده کشورهای پیشرفته جهان و موفقیت های چشمگیر آنها در زمینه کشت کلزا، پاییزه بودن کشت این گیاه و در نتیجه امکان استفاده از نزولات آسمانی و نیاز کمتر به آبیاری، توصیه شده که کشت کلزا پاییزه (و یا بهاره) در ایران، بر خلاف سایر دانه های روغنی که در بهار کشت می شوند، توجیه پذیر به نظر می رسد. سازگاری کلزا با شرایط متفاوت اقلیمی و خاک به دلیل وجود تیپ های پاییزه و بهاره، عملکرد نسبتاً زیاد این گیاه در مقایسه با سایر محصولات زراعی و همچنین نیاز کشور به تولید دانه های روغنی و وابستگی زیاد به واردات دانه های روغنی علت اصلی روی آوردن به کشت کلزا بعنوان یکی از گیاهان روغنی با درصد بالای روغن است.

با توجه به اهمیت گیاه کلزا در برنامه خودکفایی کشور در زمینه استحصال روغن و همچنین رویکرد جوامع بین المللی به حفاظت از منابع طبیعی در راستای کاهش مصرف کودهای شیمیایی استفاده از کودهای زیستی از جمله کمپوست و ورمی کمپوست می تواند به عنوان ابزاری مفید و کارآمد در کشاورزی پایدار به شمار آید. از این رو هدف از این پژوهش مقایسه عملکرد دو کود کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست به عنوان کودهای زیستی در بهبود خصوصیات رشد و عملکرد گیاه کلزا در شرایط تنش خشکی بوده است.

اهداف مطالعه

– بررسی اثرات ورمی کمپوست و کمپوست زباله شهری در بهبود شاخص های رشد و عملکرد گیاه کلزا در شرایط تنش خشکی

– تعیین سطوح مناسب مصرف ورمی کمپوست و کود کمپوست زباله شهری به عنوان کودهای زیستی در افزایش رشد و عملکرد گیاه کلزا

فصل سوم : استفاده سیستم های جدید از فیلترهای RF SAW پیشرفته

فصل چهارم: فیلترهای SAW فرکانس میانی برای کاربردهـای تلفـن موبایـل در

بازارهای ژاپن

فصل پنجم: بررسی دوپلکسر آنتنSAW W-CDMA و GSM بر پایه FEM و

شامل دوپلکسر

فصل ششم: دوپلکسر SAW فرکانس بالا با مشخصه افت پایین و cut-off تیز

فصل هفتم: فیلترهای SAW و رزوناتورها در سیستم های ارتباطی عمومی

منابع و ماخذ 141…………………………………………………………………………… …………………………..

چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………… 144

فهرست جدول ها

فهرست شکل ها

.1-1 دستگاه SAW مبنا 5……………………………………………………………. …………………………..

این مطلب را هم بخوانید :

.2-1 حرکت موج سطحی در طول سطح 6……………………………………….. …………………………..

.3-1 جهات مختلف برش کوارتز 8…………………………………………………… …………………………..

.4-1 مشخصه فیلتر میان گذر 12……………………………………………………… …………………………..

.5-1 عکس 14…………………………………………………………………………………………. SEM

.1-2 نمایش یک ترانسدیوسر اینتردیجیتال 19…………………………………….. …………………………..

.2-2 شکل یک رزوناتور دو پورتی 20………………………………………………………………. SAW

.3-2کویتی های کوچک برای ساخت 20……………………………………………………….. SPUDT

.4-2کویتی های پایه برای تولید ماتریس 27……………………………………………………………. P

.5-2تصویر SEM از بخشی از 28………………………………………………………………………. IDT

.6-2روند فرآیند ساخت دستگاه 29…………………………………………………………………. SAW

.7-2چیپ SAW نصب شده در یک DCC شش خانه ای…………………………………………… 33

.8-2تکنولوژی((CSSP در 34……………………………………………………………………… EPCOS

.9-2 نمایش زیر لایه 34……………………………………………………………………………… LTCC

.10-2بخشی از گیرنده دو باندی 36………………………………………………………………… GSM

.11-2ماژول ابتدایی-انتهایی در ترمینال های سه باند 37………………………………………. GSM

. 1-3 مدار RF یک سیستم ارتباطی بی سیم………………………………………………………… 46

. 2-3 مدار RF یک سیستم 49…………………………………………………………… TDD / TDMA

. 3-3 رزوناتور تک پورتی : SAW ساختار و مدار معادل…………………………………………….. 53

. 4-3 تکنیک نوع لدر : طرح یک فیلتر با پنج رزوناتور………………………………………………. 54

. 5-3 فیلتر مد دوگانه: ساختار……………………………………………………………………………. 55

.6-3 فیلتر شیار دوگانه با کوپلینگ ترانسدیوسر: ساختار……………………………………………. 57

. 7-3 مدار گیرنده هیتروداین دوبل در سیستم آنالوگ 60……………………………………….. CT

. 8-3 فیلترشیار دوگانه سیستم : CT + پاسخ فرکانسی 62………………………. …………………………..

.9-3 فیلتر نوع لدر برای سیستم : ISM CT پاسخ فرکانسی……………………………………… .63

. 10-3 مدار گیرنده سوپر هتروداین در سیستم دیجیتال باند باریک 64………………………. CT

. 11-3 فیلتر شیار دوگانه در گیرنده سوپرهتروداین سیستم ISM CT :پاسخ فرکانسی………. 65

12-3 فیلتر نوع لدر در سیستم : DECT پاسخ فرکانسی……………………………………………. 68

. 13-3 فیلتر نوع لدر برای سیستم : Tx – AMPS پاسخ فرکانسی……………………………….. 69

. 14-3 فیلتر نوع لدر در سیستم : Rx ETACS پاسخ فرکانسی………………………………….. 70

.15-3فیلتر رزوناتور مد دوگانه درسیستم : Rx –GSM پاسخ فرکانسی………………………….. 71

. 16-3 فیلتر نوع لدر در سیستم : Tx PCN- پاسخ فرکانسی…………………………………… 72

. 1-4 مشترکین تلفن سلولی در جهان…………………………………………………………………. 78

. 2-4 سهم جهانی مشترکین تلفن موبایل دیجیتال………………………………………………….. 78

. 3-4 تغییر وزن تلفن PDC و حجم فیلتر 80……………………………………………… IF  SAW

. 4-4 ساختار RF TC استفاده شده در تلفن 82………………………………………………….. PDC

.5-4  پاسخ فرکانسی اولین فیلتر SAW  IF در هندست 83…………………………………… PDC

. 6-4 شیوه اندازه گیری 84……………………………………………………………………………… IM

. 7-4 اندازه پکیج در فیلتر 86………………………………………………………. SAW  IF – PDC

8-4 .(الف): ساختار فیلتر CLMR در اتصال الکتریکی موازی(ب): مدار معادل در باند عبور…. 89

. 9-4 پاسخ فرکانسی فیلتر SAW  IF برای هندست 90…………………………………………. PHS

.10-4 تغییر اندازه پکیج فیلتر 91…………………………………………………………….. IF  PHS

.11-4 پاسخ فرکانسی فیلتر IF  PHS برای ایستگاه پایه……………………………………………. 93

.12-4 پاسخ فرکانسی اولین نسل فیلتر SAW – IF  Rx برای هندست 95…………….. cdmaone

.13-4 اندازة پکیج فیلتر 96……………………………………………… SAW  IF – Rx cdmaone

.1-5 مشخصه 3GPP برای سیستم 102…………………………………………………… W −CDMA

.2-5 دوپلکسر آنتن 104………………………………………………………………….. …………………………..

.3-5 مشخصه فرکانسی مربوط به دوپلکسر شکل 105……………………………………………… .2-5

W − CDMA/GSM .4-5 چند باند-مود دوگانه 107……………………………………………… FEM

.5-5 تولید سیگنال شبه-دریافتی مربوط به اعوجاج غیر-خطی مرتبه سوم……………………. 109

IIP3 .6-5 مربوط به سوئیچ های پین – دیود…………………………………………………………. 110

PIMP  .7-5 برای دوپلکسر 110………………………………………………………………………….. SAW

.8-5 مشخصه های فیلترهای SAW ارتقاء یافته بر روی SMD ها. 112………….. …………………………..

.9-5 مشخصات طراحی شدة دوپلکسر بر اساس پارامترهای 114…………………………………….. S

.10-5 مشخصه اندازه گیری شدة دوپلکسر توسعه یافته. 114…………………….. …………………………..

.1-6 طرح رزوناتور SAW تک پورتی و ساختار مدار لدر پایه………………………………………. 119

.2-6 ساختار فیلم الکترودی ساندویچی………………………………………………………………… 120

.3-6 دورة فعالیت در مقایسه با توان ورودی فیلترهای120………………………………………….. . Tx

.4-6 سرعت SAW در هر ناحیه. 123………………………………………………….. …………………………..

.5-6 تغییر مشخصات به وسیله پهنای الکترود………………………………………………………… 123

.6-6 مقدار Q در فرکانس رزونانس و فرکانس آنتی رزونانس……………………………………… 124

.7-6 رابطه سرعت فاز با نسبت فلزکاری 124………………………………………… …………………………..

.8-6 اثر سیم زمین رزوناتور شاخه موازی……………………………………………………………. ..125

خلاصه                                                                                                                          ١

موج SAW یک موج سطحی صوتی می باشد که در طول سطح یک ماده منتـشر مـی شـود. بـه طـور

معمول موادی که در ساخت این زیر لایه مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از کوارتز، لیتیم نیوبیـت

و لیتیم تانتالیت، که با ایجاد برش های متفاوت خصوصیات متفـاوتی دارنـد. ایـن مـواد دارای خاصـیت

فیزوالکتریک می باشند، یعنی با اعمال میدان الکتریکی به سطح نیروهایی ایجاد می شوند که به شـکل

امواج SAW در طول سطح حرکت می کنند. دستگاه هـایی کـه از ایـن خاصـیت اسـتفاده مـی کننـد

عبارتند از خطوط تأخیر، رزوناتورها، فیلترها و … .

سیستم های ارتباطی بی سیم یکی از زمینه های ارتباطات می باشد که با سرعت زیادی در حال توسعه

و افزایش است. تلفن های سلولی و بی سیم هم اکنون در زندگی امروزه پایه گذاری شده انـد. سیـستم

های تکمیلی دیگری همانند سیستم های ارتباطی شخصی با دسترسی جهانی و شبکه های دیتای بـی

سیم قسمتی از ارتباطات آینده را تشکیل خواهنـد داد. توسـعه چنـین سیـستم هـایی بـر روی تکامـل

تکنولوژیکی و مشخصات کاری متمرکز شده است. افزایش تقاضا مبنی بر کوچک سازی اجزاء منجـر بـه

استفاده از اجزاء SAW در مدارهای دستگاه های رادیویی پیشرفته شده است. علاوه بـر آن پرفـورمنس

ویژة اجزاء RF SAW نیز بر روی مدار گیرنده تاثیر گذاشته است. همچنـین کیفیـت رادیـویی افـزایش

یافته و وزن، اندازه و قیمت نهایی مدار کاهش یافته است. علاوه بـر آن از آن جـایی کـه تلفـن موبایـل

سبک و کوچک در بازار ارجحیت دارد، اندازة فیلترهای IF SAW سال به سال کوچک تر می شود.

در سیستم های تلفن سلولی CDMA آنالوگ و TDMA ارسال و دریافت به طور هم زمـان انجـام مـی

شود. بنابراین باید دوپلکسر در آنتن استفاده شود. دوپلکسر آنتن از فیلتر های SAW نوع لـدر اسـتفاده

می کند که برای اولین بار در سال 1998 در سیستم AMPS −CDMA به کار برده شـد. انـدازة ایـن

پکیج 9.5 ×7.5 ×2mm3  بود. برای ساخت دوپلکـسرهای آنـتن SAW بایـد فیلتـر SAW بـه گونـه ای

طراحی شود که افت پایین تر و قطع تیزتری داشته باشد و مواد الکترودی که پایداری تـوان بـالاتری را

ایجاد می کنند، استفاده شود و نیاز به طراحی پکیجی دارد که افـت پـایین تـر و انـدازة کوچـک تـری

داشته باشد. به وسیله ارتقاء چیپ فیلتر و کاهش انـدازة پکـیج تـا 5 میلـی مترمربـع مـی تـوان انـدازة

دوپلکسرها را کاهش داد. به هر حـال، دوپلکـسر SAW بـا افـت پـایین و مشخـصات قطـع تنـد بـرای

کاربردهای فرکانس بالا مـورد نیـاز اسـت. از طریـق مشخـصات فیلتـر SAW ارتقـاء یافتـه، مـی تـوان

دوپلکسری برای سیستم 1 PCS − CDMA 1.9GHzساخت.

علاوه بر آن دستگاه های SAW به خاطر مزایایی مانند کوچکی، سبکی، پایداری و ضـربه پـذیری بـرای

استفاده در سیستم های ماهواره ای در نظر گرفته شده اند.

فصل اول
آشنایی با فیلتر SAW

فصل اول: آشنایی با فیلتر SAW    ۴

1-1 مقدمه

یک موج سطحی صوتی 1 SAW یک نوع حرکت موج مکانیکی می باشد که در طول سـطح یـک مـاده

جامد حرکت می کند. این موج در سال 1885 به وسیله لرد رایلی کشف شد و پـس ازآن بـه ایـن نـام

نامیده شد. رایلی نشان داد که امواج SAW می توانند مؤلفه ای از سیگنال مرتعش مربوط بـه زلزلـه را

به خوبی توصیف کنند. امروزه این امواج صوتی اغلب در دستگاه های الکترونیکی استفاده می شـوند. در

نگاه اول استفاده از یک موج صوتی در کاربردهای الکترونیکی عجیب به نظر می رسد؛ اما امـواج صـوتی

مشخصات ویژه ای دارند که آنها را برای کاربردهای خاصی مناسب می سازند. این امواج اسـتفاده هـای

متعارفی دارند. دربسیاری از ساعت های مچی از کریستال به عنوان یـک رزونـاتور صـوتی بـرای تولیـد

فرکانس صحیح استفاده می شود، اگر چه دراین رزوناتور از امواج صوتی bulk بیشتر از امـواج سـطحی

استفاده می شود.

یــک دســتگاه SAW ابتــدایی در شــکل 1-1 نــشان داده شــده اســت کــه شــامل 2 ترانــسدیوسر

اینتردیجیتــالIDT 2 بــر روی یــک زیــر لایــه3 فیزوالکتریــک ( ( Piezoelectric  هماننــد کــوارتزمی

باشد. IDT شامل الکترودهای فلزی تو در تو است که برای ارسال1 و دریافت امواج استفاده مـی شـوند

به طوری که یک سیگنال الکتریکی به یک موج صوتی و سپس به الکتریکـی تبـدیل مـی شـود. مزیـت

عمده ای که این امواج نسبت به سایر امواج دارند این است کـه بـسیار آرام حرکـت مـی کننـد ( مـثلاً

300m / s )، چنان که تاخیرهای بزرگی را می توانند ایجاد کنند. از آن جـایی کـه شـکل IDT قابلیـت

تغییرات بسیارزیادی را دارد، در نتیجه دستگاه های متنوعی را مـی تـوان بـا اسـتفاده از ایـن خاصـیت

ساخت. اوایل سـال 1970 دسـتگاه هـای SAW بـه منظـور فـشرده سـازی پـالس رادار، اسـیلاتورها و

فیلترهای میان گذر در تلویزیون هـای خـانگی و رادیوهـای حرفـه ای تولیـد شـدند. فیلترهـای جدیـد

SAWبا کارآیی بالا وارد بازار شده اند و تعداد بسیار زیادی (حدود 3 بیلیون در سال) نیز در حال تولید

می باشند.

شکل .1-1 دستگاه SAW مبنا

شکل 2-1 حرکت امواج SAW در طول سطح یک ماده جامد1  را نشان می دهد. هنگامی که موج

SAW از این سطح عبور می کند، هریک از اتم های ماده یک مسیر بیضی شکلی را طی می کند، در

حالی که این مسیر برای هر دوره از حرکت موج تکرار می شود. هر چه قدر به عمق نفوذ می کنیم اتم

های کمتری از سطح جا به جا می شوند. بنابراین، این موج در امتداد سطح هدایت می شود. در ساده

ترین حالت (یک ماده ایزوتروپیک)، اتم ها در سطحی معروف به صفحه جهتی2  حرکت می کنند.

صفحه جهتی، صفحه ای معمولی است که انتشار در آن در جهت مشخصی می باشد.

شکل.2-1 حرکت موج سطحی در طول سطح