صنایع الکترونیک
سال:1396 | دوره:8 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

در این مقاله، دو سویچ نمونه بردار برای کاربرد در سرعتهای بالا، با استفاده از روش کنترل بایاس بدنه ارایه شده است. در این سویچ ها علاوه بر روش بایاس بدنه، ترانزیستور کمکی و ساختار تفاضلی نیز استفاده شده بطوریکه دو سویچ پیشنهاد شده علاوه بر داشتن سرعت و دقت بالا، دارای اعوجاج فاز و دامنه کم در وضعیت پیگیری هستند. تفاوت سویچ پیشنهادی دوم نسبت به سویچ پیشنهادی اول، استفاده از مدار هوشمند کنترل بایاس بدنه است که می تواند به حذف اثرات غیر خطی بدنه منجر شود. فرکانس کاری سویچ های پیشنهادی اول و دوم حدود سه برابر سویچ های ساده است بطوریکه این سویچ ها می توانند با فرکانس کلاک حدود 2.5 GHz و فرکانس ورودی حدود 1.25 GHz با دقت مناسب کار کنند. مقدار SFDR در فرکانس نایکوییست، برای سویچ پیشنهادی اول و دوم و سویچ نمونه بردار ساده، به ترتیب 65dB و 69 dB و 45 dB بدست آمد که این مقادیر نشان می دهند سویچ های پیشنهادی نسبت به سویچ ساده، بسیار خطی تر هستند.

یکی از کاربردهای مهم فرامواد، کوچک سازی آنتن است. در این مقاله ایده تغییر در ساختار بخش پارازیتیک و استفاده از عناصر فشرده به منظور جبران سازی ادمیتانس آنتن های کوچک در پهنای باند وسیع به عنوان یک راه حل اساسی در افزایش پهنای باند آنتن، مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور آنتن رزنانسی میدان نزدیک پارازیتیک Z شکل مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی و ساخت نشان می دهد که درصد پهنای باند نسبی آنتن در حالت عادی چیزی در حدود 5% می باشد. با استفاده از تغییر در ساختار جز پارازیتیکی آنتن و استفاده از تکنیک پورت دوم به جای عنصر سلفی، درصد پهنای باند نسبی آنتن به نزدیک به 18% افزایش می یابد. در ادامه و با استفاده از عنصر فشرده خازنی متصل به آنتن مونوپول و ساختار پارازیتیک، پهنای باند آنتن به شدت افزایش یافته و به بیش از 81% رسیده است. آنتن در هر سه حالت پیاده سازی شده و نتایج شبیه سازی و تست مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

بکارگیری فناوری شناساگریزی برای اهداف دریایی نقش مهمی را در قابلیت مقابله با دشمن بازی می کند. به منظور طراحی یک هدف شناساگریز ابتدا باید علائمی از هدف که توسط حساسه های موجود قابل آشکارسازی هستند را شناسایی کرد و با بکارگیری روش ها و فناوری های مناسب این علائم را به حداقل رساند. در این مقاله به بررسی مهم ترین علائم شناسایی یک هدف دریایی در چهار حوزه راداری، فروسرخ، صوتی و بصری می پردازیم. روش های مناسب و ملاحظات لازم جهت کاهش این علائم را بیان می کنیم و در ادامه نتایج شبیه-سازی و تست میدانی یک شناور سطحی را در حوزه های معرفی شده مورد ارزیابی و یک طرح شناساگریز برای آن ارائه می دهیم.

در این مقاله یک مبدل تک القاگر-دو خروجی (SIDO) مورد مطالعه قرار گرفته است. یکی از مشکلات عمده این نوع از مبدل ها پدیده تنظیم متقابل می باشد که می تواند در بعضی از موارد منجر به ناپایداری آن گردد. از طرفی مدل کردن این نوع از مبدل ها به دلیل نحوه عملکرد و تعداد زیاد المان ها و خروجی ها از پیچیدگی خاصی برخوردار است. طراحی کنترل کننده ای که بتواند خروجی ها را به صورت مستقل کنترل کند مستلزم داشتن مدل دقیق از رفتار این نوع از مبدل ها می باشد. در این مقاله ساختار بوست/بوست یک مبدل تک القاگر-دو خروجی با استفاده از روش فلوگراف سیگنال (SFG) مدل شده و صحت عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با استفاده از مباحث مطرح در حوزه کنترل سیستم های چند متغیره، کنترل کننده مناسب جهت حذف مشکل تنظیم متقابل طراحی و نتایج شبیه سازی آن به نمایش درآمده است.

در این مقاله طراحی و شبیه سازی یک تقویت کننده کم نویز چند باند با شبکه ورودی قابل تنظیم برای کاربردهای چند استانداردارائه شده است. این LNA قادر به عملکرد تک باند و دو باند هم زمان می باشد. در مدار پیشنهادی از سه کلید برای تغییر ساختار و یک ولتاژ کنترل جهت تغییر باند های عملکردی استفاده شده است. با این روش توانسته ایم تا 5 باند فرکانسی را پوشش دهیم. این LNA در تکنولوژی 0.18mm CMOS شرکت TSMC طراحی و شبیه سازی شده است. ساختار ارائه شده جهت استفاده در گیرنده های چند استاندراد و کاربردهای SDR مناسب است. نتایج شبیه سازی عدد نویز کمتر از 2.2 dB، S11 کمتر از -16dB و S11 بالاتر از 12.3dB را برای تمام باندهای فرکانسی ارائه می دهد. این ساختار از منبع تغذیه 1.5 ولتی، به مقدار 8.55 میلی وات توان مصرف می کند. ساختار پیشنهادی در مقایسه با کارهای پیشین، تعداد باند بیشتری را پشتیبانی کرده و عدد نویز بهتری دارد. بهره و خطینگی تقویت کننده پیشنهادی نیز در مقایسه با ساختارهای مشابه مقدار قابل قبولی دارد.

در این مقاله، برای نخستین بار مشخصات دینامیکی لیزرهای نقطه کوانتومی گسیل از سطح با کاواک عمودی در شرایط قفل شدگی تزریق نوری به صورت تئوری بررسی شده است. با استفاده از معادلات نرخ توصیف کننده دینامیک الکترون و حفره به طور جداگانه، در ناحیه سدی GaAs، لایه خیسی و ترازهای مجزای نقاط کوانتومی به صورت جفت شده با معادله حرارت، دینامیک روشن شدن، پاسخ سیگنال کوچک و سیگنال بزرگ لیزر قبل از تزریق نوری به صورت عددی شبیه سازی شده است. با اضافه کردن معادلات دامنه و فاز میدان لیزر پیرو به معادلات نرخ لیزر نقطه کوانتومی گسیل از سطح با کاواک عمودی ، مشخصات دینامیکی لیزر تزریق شده نوری محاسبه می گردد. نشان داده می شود که در نتیجه تزریق نوری، رفتار دینامیکی متفاوت الکترون و حفره همگام شده، فرکانس مدولاسیون افزایش یافته، چرپ لیزر به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد و لیزر عملکرد مطلوبی در فرکانس های تکرار بیشتر از فرکانس نوسانات واهلشی (حدود 22 گیگا هرتز) از خود نشان می دهد.

موقعیت یابی بر اساس فیلتر ذره ای یکی از مهمترین روش ها است. با وجود این، این روش دارای مشکل هزینه محاسباتی بالا، عدم سازگاری و تباهیدگی است. در این مقاله برای رهایی از این مشکلات به مساله موقعیت یابی ربات از زاویه جدیدی به مساله موقعیت یابی نگاه شده است. در روش پیشنهادی، مساله موقعیت یابی به یک مساله بهینه سازی تبدیل شده و سپس از یک الگوریتم تکامل تفاضلی (DE) برای تخمین موقعیت و جهت ربات استفاده شده است. الگوریتم پیشنهادی در فضای حالت ربات شروع به جستجو می کند و موقعیت ربات را با توجه به اطلاعات مسافت پیمایی، فاصله یاب لیزی و نقشه محیط در هر لحظه بدست می آورد. یکی از مزایای موقعیت یابی بر اساس روش پیشنهادی در این است که مانند موقعیت یابی بر اساس فیلتر ذره ای نیاز به تابع توزیع پیشنهادی و گام نمونه برداری مجدد ندارد. بنابراین خطر تباهیدگی کاهش می یابد. عملکرد موقعیت یابی مبتنی برتکامل تفاضلی با موقعیت یابی مبتنی بر فیلتر کالمن توسعه یافته و فیلتر ذره ای مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که عملکرد موقعیت یابی مبتنی بر الگوریتم تکامل تفاضلی بهتر از سایر الگوریتم های موقعیت یابی می باشد.

سیستم های تهویه مطبوع بخش زیادی از کل انرژی مورد استفاده در یک ساختمان تجاری را مصرف می کنند. واحد هواساز یکی از مهمترین تجهیزات در سیستم های تهویه مطبوع است. خطاها دراین سیستم می توانند منجر به اتلاف بیش از حد انرژی شوند. در این تحقیق یک روش تشخیص و تصحیح خطا در حسگر دمای یک واحد هواساز با استفاده از شبیه سازی سخت افزار برنامه پذیر آنالوگ بررسی شده است. در این مقاله یک روش ترکیبی تشخیص انواع خطاهای بایاس، مقیاس، دریفت، نویز و ثابت در حسگرهای دما بررسی شده است. این روش شامل سه بخش می باشد که یک بخش مربوط به تشخیص خطاهای بایاس، مقیاس و دریفت با استفاده از روش سری زمانی، بخش دیگر مربوط به تشخیص خطای نویز با استفاده از انحراف معیار نمونه ها و بخش آخر هم مربوط به تشخیص خطای ثابت با استفاده از یک رای گیر می باشد. روش پیشنهادی در تشخیص خطاهای نویز و دریفت بهتر از روش های پیشین عمل کرده و همچنین خطاهای با درجه خطای کمتر را به خوبی تشخیص می دهد. در روش پیشنهادی، سیستم طوری طراحی شده است که با خطادار شدن یکی از حسگرها، سخت افزار برنامه پذیر آنالوگ با تغییر وزن در فرآیند میانگین گیری باعث تصحیح خطا شده و سیستم می تواند به کار خود ادامه دهد. عملیات شبیه سازی سخت افزار برنامه پذیر آنالوگ و تغییر ساختار آن با استفاده از تغییر حالت اتوماتیک سوئیچ ها در محیط سیمولینک نرم افزار متلب انجام شده است.

یکی از چالش برانگیزترین مشکلات در طراحی مدارهای الکترونیکی، مساله اتلاف انرژی است. منطق برگشت پذیر یکی از راه های کاهش اتلاف انرژی است. در این مقاله، سه طرح برای ضرب کننده های تحمل پذیر اشکال از نوع سری با قابلیت تشخیص خطا پیشنهاد می شود. در طرح اول، ضرب کننده علامت دار مبتنی بر الگوریتم Booth پایه بررسی شده و بر اساس مدار های مطرح شده تاکنون، طرح بهینه ای برای این نوع ضرب کننده ارائه می شود. در طرح دوم، ضرب کننده علامت داری بر پایه روشی موسوم به الگوریتم K ارائه می گردد که در آن پیچیدگی محاسباتی و هزینه کوانتومی نسبت به روش بوث تا حد زیادی کاهش می یابد. در آخرین طرح نیز یک ضرب کننده سری برای ضرب اعداد بدون علامت با روش جمع و شیفت پیشنهاد خواهد شد. مقایسه ضرب کننده های پیشنهادی با طرح های مشابه، با توجه به معیارهای مقایسه مدارهای برگشت پذیر مانند هزینه کوانتومی، تعداد خروجی های بلااستفاده، تاخیر، تعداد گیت ها و پیچیدگی محاسباتی، بهبودهای مناسبی را نسبت به ضرب کننده های موجود نشان می دهد.

به منظور تصویرسازی آکوستیکی از اهداف متحرک زیر آب می توان از ایده سونار روزنه مصنوعی معکوس چندپایه بهره برد. هرچند الگوریتم تصویرسازی مناسب برای این موضوع پیشنهاد شده است اما پارامترهای مختلف دخیل در آن بررسی و تحلیل نشده اند. در این مقاله پس از مرور ایده سونار مربوطه و الگوریتم تصویرسازی در آن، برای اولین بار به بررسی تحلیلی عوامل موثر بر تصویر سازی از اهداف متحرک زیر آب مانند ابعاد، عمق، فاصله و نحوه حرکت هدف، مشخصات و عمق قرارگیری سونار و پارامترهای مختلف کانال آب در این نوع سونار پرداخته خواهد شد و شرایط و محدودیت های تصویرسازی در شرایط عملی استخراج خواهد شد. با انجام شبیه سازی تاثیر تغییرات این پارامترها در تصویر ایجادی از هدف، نتایج تحلیل های صورت گرفته ارزیابی و صحه گذاری خواهد شد.

استفاده از FPGA های مبتنی بر SRAM در کاربردهای محیط های خشن مانند عملیات صنعتی، نظامی و یا اکتشاف دور به دلیل قابلیت باز پیکربندی در این قطعات بسیار مورد توجه بوده است. نتایج آزمون های به دست آمده بر روی FPGAهای مبتنی بر SRAM نشان می دهد که این قطعات فوق العاده به تشعشعات حساس هستند و نرخ SEU در آنها بسیار زیاد است. کد همینگ برای مقابله با SEU در بیت های پیکره بندی ماژول سویچ FPGA های مبتنی بر SRAM استفاده شده است. این کد قابلیت تصحیح خطاهای تک بیتی را دارد، اما با پیشرفت تکنولوژی قطعات نیمه هادی و افزایش چگالی حافظه ها، یک ذره پر انرژی از تشعشعات فضایی می تواند چند بیت حافظه را به صورت هم زمان دچار SEU گرداند که در اکثر موارد این بیت ها مجاور هستند. در این مقاله دو جایابی بیت جدید برای بیت های پیکره بندی ماژول سویچ ارائه شده است که موجب افزایش قابلیت تشخیص خطاهای مجاور دوتائی از %11.11 به %66.66 (در مقاوم سازی با کد همینگ در سطح جعبه سویچ) و از %3.75 به %75 (در مقاوم سازی با کد همینگ در سطح ماژول سویچ) می شوند. همچنین یک روش دیگر مبتنی بر الگوریتم ژنتیک ارائه شده است که اعمال آن (در مقاوم سازی با کد همینگ در سطح جعبه سویچ) موجب تشخیص %88.88 خطاهای مجاور دوتائی می شود. هر دو روش اعمال شده (جایابی بیت انتخابی و روش ارائه شده مبتنی بر الگوریتم ژنتیک) هیچگونه افزونگی را تحمیل نمی کنند.

اخذ داده تصویری، یک مرحله معمول و متعارف در فرآیند پردازش تصویر می باشد. معمولا هنگام اخذ و ارسال تصویر، نویز از منابع خاصی وارد تصویر شده و موجب تخریب آن می شود. روش متداول کاهش و یا حذف نویز تصویر، استفاده از فیلترگذاری است که در این میان فیلترهای غیرخطی نسبت به فیلترهای خطی عملکرد بهتری دارند. در این مقاله روشی موثر و مقاوم در برابر نویز برای بازیابی تصاویر مادون قرمز ارائه می شود. در روش پیشنهادی ابتدا یک فیلتر میانه ترکیبی بهبود یافته معرفی شده، سپس با بکارگیری آن در کنار فیلتر وینر و روش حذف نویز مبتنی بر تبدیل موجک، عملیات حذف نویز صورت می گیرد. در روش ارائه شده، ایده ترکیب فیلترهای حوزه مکان و حوزه موجک، جهت پوشش محدودیت های این دو حوزه به کار گرفته شده است. آزمایشات بر روی چند داده واقعی تصاویر مادون قرمز انجام شده است و نتایج نشان می دهد که روش های ارائه شده نسبت به بسیاری از روش های مطرح حذف نویز، چه از لحاظ پارامتر بیشینه نسبت سیگنال به نویز و چه از لحاظ کیفیت تصویر کارایی بالاتری دارند.