وبلاگ

فناوری های فرا پهن باند با ایجاد ارتباطات بدون سیم با سرعت انتقال بسیار بالا به

عنوان طلایه دار روش های ارتباطیبی سیم مطرح هستند .

علاوه بر کاربردهای پر سرعت فناوری فراپهن باند به دلیل مصرف توان و پیچیدگی کمتر

به عنوان جایگزین بسار کم هزینه ای برای سیستم های انتقال اطلاعات کنونی است .

در این پایان نامه سعی بر معرفی چندین روش طراحی فرستنده فراپهن باند شده است

و در نهایت با بررسی طرح های انجام شده طرحی نهایی با رفع نقایص و بهینه سازی

طرح های گذشته پیشنهاد شده است . سرانجام کلیه روش های پیشنهادی با یکدیگر

مقایسه خواهند شد .

خلاصه ای از مطالب فصل های این پایان نامه به صورت زیر است :

در فصل اول به معرفی کلی فناوری فراپهن باند می پردازیم اصول دریافت و ارسال اطلاعات

را بررسی می کنیم و مزایای این فناوری نسبت به روش های متداول را مقایه خواهیم کرد .

در فصل دوم با انواع روش های ارتباطات بی سیم تکنیک های متداول مدولاسیون آشنا خواهیم

شد و در میان انها به معرفی تکمیلی فرا پهن باند چگونگی سیگنال های مورد استفاده و نحوه

انتقال اطلاعات می پردازیم .

در فصل سوم روابط پایه ریاضی برای تکیل پالس های کوسی فراپهن باند به عنوانم مقدمات نظری

طراحی بحث شده است .

در فصل چهارم سه طرح اصلی با مدولاسیون یکسان جابه جایی پالس به عنوان اساس کار طراحی

نهایی تشریح شده اند از سه روش ارایه شده در این فصل طرح اول به عنوان یک فرستنده کابردی

ساده مورد مقایسه قرار میگیرد طرح دوم که در واقع پایه طراحی نهایی این پایان نامه است با هدف

بیان نقاط ضعف و قوت طرح اولیه ارایه شده است .

:
خودكارسازی طراحی آنالوگ، یكی از مهمترین موضوعات در طی روند پیشرفت الكترونیك مدرن میباشد. در دهههای اخیر، وقوع انقلاب دیجیتال منجر به جایگزین گشتن توابع آنالوگ با معادلهای دیجیتالی شده است. با این روند سریع به نظر میرسد همه چیز در دنیای كاملا˝ دیجیتالی ، تسخیر میگردد. محدودیت اساسی در این مهاجرت از دنیای آنالوگ، طبیعت آنالوگ دنیای واقعی است. آنالوگ یك تكنولوژی لازم در فصل مشترك محیط خارجی با پردازش سیگنال دیجیتال است. بعلاوه مدارهای آنالوگ اخیرا˝ همانند مسیر اصلی از سیستمهای مداری، مورد توجه دوباره محققین گشتهاند. بعنوان مثال پردازشگرهای سیگنال آنالوگ، در كاربردهایی كه مساحت، توان و عملكرد فركانس بالا مورد نظر میباشد، عملكرد بهتری نسبت به همتاهای دیجیتالی خود دارند .
همزمان با پیشرفت حوزه دیجیتال، تلاشهای زیادی نیز در زمینه طراحی خودكارسازی آنالوگ صورت پذیرفته است 1 -6[ ]. یكی از بحثهای اساسی در طراحی سیستمهای آنالوگ، كاهش زمان چرخه طراحی جهت افزایش بازدهی میباشد. در واقع به علت پیچیدگی ذاتی فرآیند طراحی آنالوگ، تبادل تحقیقات به صنعت نیز بعنوان یكی دیگر از مشكلات این حوزه مطرح است .

محققین روشهای خودكارسازی آنالوگ را به دو مقوله بسط دادهاند. مقوله اول، روشهای مبتنی بر بهینه- سازی میباشد -12 ]6]. این روشها، مجموعهای از محدودیتهای عملكرد را كه به كمك مصالحههای پیچیده مشخص شدهاند، بهینه میكنند و شبیهساز مدار، در حلقه داخلی موتور بهینهسازی تعبیه شده است. این سازوكار برای اهداف تنظیم شونده در مدارها، تقریبا˝ طراحی خوبی محسوب میشود. این تكنیكها نیازمند تكرارهای زیادی جهت تنظیم اندازه ترانزیستورها میباشند و موتور بهینه سازی باید عملكرد متناظر با هر تكرار را ارزیابی

 نماید. این روند بسیار زمانبر و دارای حجم محاسباتی بالا میباشد.

مقوله دوم، روشهای مبتنی بر معادلات هستند ]2-5[ ، كه بر فرآیند معكوس تكنیك تحلیل مدار مبتنی میباشند. از آنجائیكه اندازهگذاری مدار بصورت محاسبات ریاضی انجام میشود، فرآیند خودكارسازی بسیار سریعتر است درحالیكه دقت به علت تقریبها و معادلات ساده شده به خوبی مقوله اول نیست.
 ابزار خودكار طراحی آنالوگ پیشنهاد شده در این پایاننامه مبتنی بر معادلات و دانش تجربی طراحی میباشد و از منطق فازی و استدلال كیفی جهت خودكار نمودن بخشهای مختلف روند طراحی كمك گرفته شده است. چهارچوب كلی ابزار طراحی در شكل زیر نشان داده شده است.
همانگونه كه مشاهده میشود، این چهارچوب شامل پنج بلوك است كه بلوك اول، ورودی میباشد. ورودی ابزار، مربوط به مشخصههای مطلوب عملكردها است كه توسط بلوك دوم، انتخاب توپولوژی، دریافت میگردد. در ابزار طراحی خودكار پیشنهادی در این پایاننامه، جهت انتخاب توپولوژی از منطق فازی كمك گرفته شده است كه مراحل این فرآیند در شكل نمایش داده میشود. نتیجه این بلوك، ساختار اولیه طراحی میباشد كه توسط بلوك بعدی دریافت میگردد.
 
خش تولید مدار، قسمت مهم طراحی محسوب میشود كه مدار را با توجه به ساختار انتخاب شده، طراحی میكند. رویه كلی طراحی مبتنی بر معادلات میباشد كه مدار اندازهگذاری شده، در نهایت شبیهسازی میشود. بنابراین روند طراحی در مقایسه با ابزارهایی كه یك شبیهساز در هر چرخه طراحی تعبیه شده است، بسیار سریع میباشد. كتابخانههای بلوكهای ساخت و معادلات طراحی، بخش تولید مدار را حمایت میكنند. نگرش سلسله مراتبی جهت مدیریت موثر روند طراحی و اندازه مستدل كتابخانه بكار گرفته شده است .
بخش آخر تعبیه شده در بلوك تولید مدار سیستم طراحی خودكار، شبیهسازی میباشد. شبیهسازی مداری جهت ارزیابی اینكه به تمام مشخصههای مورد نظر دست یافتهایم، انجام میگیرد. اگر نتایج حاصل از طراحی مدار در مقایسه با نتایج بدست آمده از شبیهسازی قابل قبول برای طراح باشند، این نتایج وارد بلوك خروجی میگردند در غیر اینصورت مدار وارد فاز تصحیح میگردد.

:
بیشتر پروسه های صنعتی عموماً به طور همزمان دارای چند ورودی – چند خروجی و یا به عبارت دیگر،
چند متغیره می باشند. مسئله طراحی یك سیستم كنترل برای سیستم های چند متغیره ای كه بتوانند
مشخصه های مطلوب حلقه بسته را، همانند پایداری حلقه بسته، ردیابی ورودی های مرجع و حذف
اغتشاش را برآورده سازند، به دلیل وجود تداخل یا اندركنش در این سیستم ها، امری مشكل می باشد.
همچنین به دلیل وجود تداخل، استفاده از شیوه های كنترلی تك ورودی- تك خروجی نیز برای چنین
سیستم هایی به سختی امكان پذیر است. در واقع می توان مسئله تداخل را اساسی ترین مسئله طراحی
سیستم های كنترل چند متغیره دانست.
یك استراتژی موثر برای كنترل سیستم های چند متغیره این است كه ماتریس تابع تبدیل سیستم را به
یك ماتریس قطری تبدیل كنیم. این استراتژی را “دكوپله سازی” می نامند. به این ترتیب اگر ماتریس
حاصله قطری و یا قطری غالب باشد، كنترل چند متغیره به یك مجموعه از حلقه های كنترلی مستقل
تبدیل خواهد شد. به همین دلیل در تئوری سیستم های چند متغیره، توجه بسیاری به دكوپله سازی و
طراحی سیستم های بدون تداخل شده است و یكی از معیارهای عملكرد یك سیستم چند متغیره،
میزان كوپلینگ و یا تداخل در سیستم می باشد.
در این تحقیق ضمن معرفی سیستم های چند متغیره، بیان ریاضیات مربوط به آنها و تحلیل مختصر
روشهای كنترل چند متغیره، به دلیل اهمیتی كه حذف اثرات متقابل بین چند حلقه ای و حتی كاهش
آن ها در طراحی سیستمهای كنترل چند متغیره دارد، به گردآوری و ارائه ی روشهای مختلف دكوپله

سازی و چگونگی بهره برداری از آنها در طراحی و كنترل سیستمهای چند متغیره، جهت ارتقاء سطح

كیفی عملكرد آنها می باشد.
بدیهی است گشودن افق های تحقیقاتی آینده و ارائه ی پیشنهادات در این زمینه راه را برای ادامه این
مسیر هموارتر خواهد كرد.
فصل اول:
آشنایی با سیستمهای چند متغیره
معرفی سیستمهای چند متغیره و نمایش آنها
در حالت كلی، سیستمهایی را كه به طور همزمان دارای چند ورودی و چند خروجی باشند را،
“سیستمهای چند متغیره” و یا “چند ورودی- چند خروجی” نامند. اكثر سیستمهای صنعتی و فیزیكی
موجود دارای چنین ساختاری می باشند.
بسیاری از روشهای تحلیل و طراحی سیستمهای كنترل بر اساس مدل ریاضی از سیستم تحت
مطالعه بنا نهاده شده اند. ازآنجائیكه اكثریت سیستمهای فیزیكی را می توان با یك دستگاه معادلات
دیفرانسیل غیر خطی و معادلات جبری توصیف نمود، با خطی سازی این معادلات حول نقطه كار تعیین
شده، می توان به تحلیل سیستم و طراحی سیستمهای كنترل خطی حول نقطه كار پرداخت.
در مطالعات سیستم های كنترل چند متغیره، 4 نوع مدل خطی برای توصیف سیستم به كار گرفته می
شوند. این 4 مدل عبارتند از:
1- توصیف فضای حالت
2- توصیف ماتریس تابع تبدیل
3- توصیف ماتریس سیستم
4- توصیف كسر– ماتریسی

امروزه با مطرح شدن نور بعنوان یك حامل مناسب برای انتقال اطلاعات از طریق فیبر نوری، در
سیستمهای مخابرات نوری جایگاه خاصی پیدا كرده اند و قطعات الكترونیك نوری همچون منابع نوری
(لیزرها)، آشكار سازها (فوتو دیودها)، تقویت كننده های نوری نیمه رسانا و… بعنوان عناصر اصلی این
سیستمها نقش مهمی را ایفا می كنند.
در سالهای اخیر لیزرهای نیمه رسانا، بویژه لیزرهای چاه كوانتمی بطور وسیعی در سیستمهای ارتباط
نوری، مدارات مجتمع نوری، پرینترهای لیزری، دیسكهای فشرده، پوینترهای لیزری و نمایشگرهای
لیزری استفاده می شوند.
برای توصیف رفتار اینگونه لیزرها روشهای مختلفی وجود دارد كه یكی از آنها مدلسازی مداری و
تحلیل با بهره گیری از شبیه سازهای مداری است. شبیه سازهای مداری ابزارهایی قدرتمند برای طراحی
و تحلیل افزاره های نوری و درایورهای آنها هستند. در شبیه سازی های مداری، تئوریها و مسائل اساسی
فیزیك افزاره ها به صورتی تبدیل می گردند كه با استفاده از مدارهای الكتریكی قابل بیان باشند.
طراحی و شبی هسازی قطعات و سیستمهای الكترونیكی نوری در ابزارهای كامپیوتری قبل از ساخت،
آنها می تواند در بهینه سازی و تعیین پارامترهای قطعه بسیار مفید باشد. امروزه تكنولوژی لازم برای
شبیه سازی سیستمهای الكترونیكی كاملاً توسعه پیدا كرده است. این تكنولوژی در زمینه الكترونیك
و مشابه آن رفتار و SPICE نوری در حال توسعه و تكامل می باشد. لذا می توان با كمك ابزارهایی مانند
عملكرد قطعات الكترونیكی نوری را از لحاظ الكترونیكی و نوری بطور همزمان بررسی و مدلسازی
نمود.
در شبیه سازی لیزر نیمه رسانا، مدلسازی باید در سطحی باشد كه بتوان مكانیزمهای فیزیكی داخل
قطعه را با جزئیات كامل مدل نمود. بسیاری از مدلها مشتمل بر آنالیزهای چندبعدی، نظیر بررسی
رفتار الكتریكی در كنار بررسی مشخصات نوری قطعه می باشد. حجم بالای محاسبات كه در ذات
برنامه های شبیه سازی عددی می باشد، استفاده از شبیه سازهای مداری را در مقایسه با دیگر ابزارهای
طراحی سیستمهای الكترونیكی نوری تقویت می كند.

همانطور كه گفته شد مدلسازی قطعات نوری مشتمل بر بررسی رفتار الكترونیكی و نوری آنهاست، لذا
شبیه سازی باید به دفعات تكرار شود تا بتوان با توجه به مشخصات تعیین شده به مقدار بهینه برای
برخی پارامترهای مهم دست یافت. بنابراین نیاز به مدلهایی با حجم محاسباتی كمتر بسیار مورد توجه
است اگرچه لازم به یادآوری است كه نباید دقت این ابزارها و مدلها از مقدار مشخصی كمتر باشند.
در طی بیست و پنج سال اخیر مدلسازی لیزر با كمك المانهای مداری مثل ترانزیستورها، مقاومتها و
خازنها رشد چشم گیری داشته است. مدلهای لیزر در سطح المانهای مداری، طراحی مدارات مجتمع
الكترونیكی نوری یا مدارات تركیبی نوری- الكترونیكی را امكا نپذیر می سازند. در این شبیه سازیها
تعیین م یشود. SPICE مشخصات دقیق ترمینالهای لیزر در محیط استاندارد شبیه سازی مانند
در تعدادی از موارد مهم و قابل توجه كه در اینجا به طور خلاصه عنوان می شود، از معادلات نرخ به
منظور توصیف رفتار لیزر استفاده شده است و با استفاده از شبی هسازهای مداری عملكرد آنها مورد
به منظور پیاد هسازی RLC یكی از افرادی است كه از یك مدار ] بررسی قرار گرفته است. كاتز
سیگنال كوچك معادلات نرخ برای حاملها و چگالی فوتونها بهر هگرفته است. مدل سیگنال بزرگ
ارائه شده كه در آن از معادلات نرخ تك مدی استفاده شده است. مقالات اخیر توسط تاكر
QW مشتمل بر پیشرفتهای قابل توجهی در بیان رفتار لیزر با جزئیات بسیار، نظیر مدلسازی لیزرهای
برپایة معادلات نرخ را ارائه دادند و در QW  مدل مداری سیگنال كوچك لیزرهای ] هستند. كان
آن حمل و نقل حاملها بین چاه كوانتومی و لایه های تحدید نوری بررسی شده است. این در حالیست
نیز مدار آثار سیگنال بزرگ لیزر چاه كوانتومی را مدل كرد هاند. بیوترا  و تسو  كه لیو
معادل لیزر را با لحاظ كردن اثر حرارتی ارائه نموده است. صالحی اثر چگالی نقصها در ناحیه فعال
را با اضافه كردن معادله تغییرات این حاملها به معادلات نرخ مدل نموده است.
نیز اثر ترازهای بالای چاه 5 را در نظر گرفته است و فرمول تجربی بهره برحسب جیان جون
 تغییرات فركانس چگالی حاملها كه در معادلات كاربرد دارد را بیان نموده است. زوتسچر
ساخته شده را اندازه گیری نموده و با نتایج InGaAS −GaAS (چیرپ ) یك لیزر چاه كوانتمی
شبیه سازی عددی آن مقایسه نموده است.
با توجه به اهمیت فوق العادة لیزرهای چاه كوانتومی با ساختار غیر همجنس تحدید جداگانه 8 و كاربرد
وسیع آنها، این نو ع لیزر در این پایا ننامه بررسی و مدلسازی مداری این نوع ساختار انجام شده است .
با استفاده از مدل مداری می توان به پاسخهای سیگنال كوچك و سیگنال بزرگ لیزر چاه كوانتمی
، دست یافت . همچنین پارامترهای مهمی از قبیل تاخیر زمانی روشن شدن لیزر، فركانس واهلش
عرض باند مدولاسیون و میزان حساسیت پارامترهای فوق به تغییر جریان بایاس را مشاهده نمود.
می باشد، مواردی از قبیل تاثیر تغییر طول SCH بكار رفته در این تحقیق QW از آنجا كه ساختار لیزر
است، بر تاخیر زمانی روشن شدن SCH-QW را كه از جمله پارامترهای مهم در طراحی لیزر SCH
لیزر، فركانس واهلش و عرض باند مدولاسیون بررسی می شود.
در این تحقیق سعی بر آن شد كه مشخصه چیرپ نیز بررسی و توسط مدلسازی مداری شبیه سازی
شود. پدیده چیرپ لیزر در مشخصه سیستم های انتقال اهمیت می یابد، چیرپ فركانس برای ارتباطات
مخابراتی بسیار مضر می باشد زیرا منجر به تعریض قابل ملاحظه پالسهای نوری در هنگام انتشار و
تفرق غیر همسان در فیبرهای نوری می گردد.

آلودگی هوای کلان شهر ها و چالش در تهیه بنزین مهم ترین عوامل رویکرد به
استفاده از خودرو های با سوخت جایگزین مانند گاز فشرده باتری و انرژی
خورشیدی بوده اند . وانگهی خودرو هایی که تنها یکی از منابع مزبور را به کار
می گیرند به علت کمبود قدرت تحویلی عوامل پسند نبوده اند . راه کار ماهرانه
ادغام این منابع با موتور های بنزینی متداول است .
در این مقاله خودوری پریوس ساخت تویوتا مبنا قرار گرفته است و با اعمال
تغیرات مناسبی طرح ساخت خودرویی با موتور صبا ساخت سایپا به همراه
باتری سدیم گوگردی بررسی شده است که مزایای متعددی از جمله کاهش مصرف
سوخت و آلودگی و بهبود کارایی را ارائه می دهد .
مساله اساسی انتخاب چیدمان مناسب اختلاط قدرت می باشد به نحوی که موارد
مطلوب و قوانین استاندارد ها را لحاظ نماید .
بنابراین شبیه سازی خودرو در چند آزمایش رانندگی لحاظ گردیده استخودروری
برقی مختلط در چها ر جز اصلی سنجیده شده است : موتور درون سوز ماشین های
برقی میکرو کنتر لر و مبدل ها . ماشین های برقی نوعی موتور القایی هستند که در
هنگام روشن کردن خودرو حکم موتور استارت را دارند در سرعت آرام تنها نیروی

محرکه هستند ، در سرعت بالا به کمک موتور درون سوز می شتابند و گاهی به عنوان
دینام باتری پر کن استفاده می شوند . هم چنین هنگام ترمز گیری باعث برگشت انرژی
به باتری می شود بنابراین جریان مستقیم باتری باید توسط مبدل هایی که از میکرو
کنترلر فرمان می گیرند برای تغذیه موتور برقی مدوله شود .
باتری عنصر اصلی تمامی ماشین های مختلط است زیرا سرمایه گذاری اولیه هزینه جاری
و کارایی را تعییین می کند . خودر.های امروزی میکرو کنترلر های متعدد را در قسمت های
مختلف هود دارند که توسط واحد کنترل مرکزی مدیریت می شوند . این واحد باید به
نحوی برنامه ریزی شود که حسب محیط تصمیمات وقفی سریعی بگیرد و نیز این تصمیمات
بعضی ملاحظات مانند عمر باتری را رعایت کنند.
استفاده از زبان های برنامه نویسی سطح بالا برای مدیریت خودرو مطلوب می باشد اما لازم
است تا دستورالعمل ها به تامین مواردی چون کلید زنی مبدل ها زمان سنجی شوند .