نشریه الکترومغناطیس کاربردی
سال سوم شماره 4 (پیاپی 9، زمستان 1394)

پرتابگرهای الکترومغناطیسی القایی کویلی چندمرحله ای علی رغم پیچیدگی خاص، امروزه به دلیل توانایی در شتاب دادن اجسام سنگین بیش تر مورد توجه قرار گرفته اند. سیم پیچ ها در پرتابگرهای الکترومغناطیسی القایی کویلی چندمرحله ای توسط مدار راه انداز مرتبا تغذیه می شوند تا جریان های به وجود آمده بتوانند نیروهای الکترومغناطیسی برای شتاب دادن پرتابه ایجاد کنند. در ساختار متقارن، طول سیم پیچ ها باهم برابر است درحالی که در ساختار نوین نامتقارن، طول سیم پیچ ها باهم متفاوت بوده و به تدریج کاهش می یابد. در این مقاله، پرتابگر الکترومغناطیسی القایی کویلی چندمرحله ای با ساختار نامتقارن، معرفی شده است. طول و تعداد دور سیم پیچ ها و زمان های کلیدزنی مختلفی انتخاب شده است تا تحریک سیم پیچ ها بهترین نتایج را ارائه دهد. شبیه سازی الکترومغناطیسی این پرتابگر با استفاده از روش اجزا محدود در حالت گذرا انجام گرفته است. سه مدل با ساختار متقارن و ساختار نامتقارن باهم مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد که ساختار نامتقارن عملکرد بهتری دارد و دارای سرعت حداکثری به طور متوسط به میزان 57/6% بیش تر از ساختار متقارن می باشد. هم چنین بهترین مدل برای دست یابی به بیش ترین سرعت پرتابه شناسایی شده است که به اندازه 52/11% سرعت پرتابه بیش تر و به اندازه 62% طول پرتابگر کم تر دارد.

امروزه جایگزینی خودروهای بنزین سوز با خودروهای برقی و اتصال آن ها به منبع انرژی الکتریکی، باعث شده است تا برنامه ریزی برای استفاده بهینه از این منبع ذخیره ساز انرژی، بیش از پیش احساس شود. لذا شارژ باتری این گونه خودروها امری ضروری به نظر می رسد. در این مقاله بهینه سازی بازده سامانه انتقال توان بی سیم القایی، برای شارژ خودرو های الکتریکی ارائه شده است. در این سامانه معمولا سیم پیچ گیرنده انرژی به صورت انتقالی و وضعی با سیم پیچ فرستنده، عدم هم ترازی دارد که این عدم هم ترازی در بازده انتقال تاثیر گذار است. از این رو، در این مقاله اندوکتانس متقابل بین دو سیم پیچ فرستنده و گیرنده در شرایط مختلف فیزیکی با روش عددی گوس سه نقطه ای تعمیم یاقته ارائه شده و شبیه سازی ها نشان می دهد که یک راه حل بهینه نسبی برای حالت های عدم هم ترازی انتقالی و وضعی جهت بیشنه نمودن انتقال توان به بار وجود دارد و هرچه اندوکتانس متقابل بزرگ تر باشد، بازده انتقال توان نیز بیش تر خواهد بود. نشان داده می شود که تغییر وضعی در شرایط عدم هم ترازی انتقالی، می تواند بازده انتقال را بیشینه نماید.

جهت تبیین و بررسی عملکرد کوره های قوس الکتریکی اعم از AC و DC، اطلاع از میزان توان الکتریکی منتقل شده از طرف قوس به حمام مذاب حائز اهمیت فراوانی می باشد. هدف اصلی در این مقاله، محاسبه توان انتقالی مذکور با استفاده از مشخصات فیزیکی و الکتریکی قوس می باشد. بدین لحاظ، در ابتدا با استفاده از پارامترهای فیزیکی و الکتریکی قوس اعم از طول قوس، شعاع قوس و جریان قوس، رابطه ای برای چگالی جریان قوس در کوره های قوس الکتریکی DC ارائه شده و در ادامه با استفاده از قوانین موجود در الکترومغناطیس، توان الکتریکی قوس محاسبه می شود. روش پیشنهادی جهت محاسبه توان قوس DC، نوآوری مقاله حاضر بوده و مقایسه نتایج حاصل از روش ارائه شده در این مقاله با نتایج موجود در مقالات، مبتنی بر معادلات بومن، درخصوص توان قوس های DC جریان بالا، نشانگر وجود هم خوانی مطلوب بین آن ها و درنتیجه موید صحت روش ارائه شده می باشد. هم چنین در انتها، جهت اعتبارسنجی پاره ای از مفروضات درخصوص قوس DC، آزمایشاتی به عمل آمده و نتایج آن در این مقاله منعکس شده است.

یکی از عمده ترین چالش های مدل سازی معین انتشار فرا پهن باند در محیط داخل ساختمان، هزینه محاسباتی سنگین مسئله می باشد. در حقیقت پهنای باند بزرگ در مسئله مدل سازی انتشار فراپهن باند باعث وابستگی فرکانسی قابل ملاحظه ای در سازوکار های انتشاری و الگوی تابشی آنتن ها می شود که باید به صورت دقیقی درنظر گرفته شوند. در این پژوهش با هدف بالابردن کارایی محاسباتی مدل سازی انتشار فراپهن باند معین داخل ساختمان از توابع درون یاب چندجمله ای نیوتن در روش ره گیری پرتو استفاده خواهد شد. بنابراین می توان تعداد فرکانس هایی که باید محاسبات در آن ها انجام شود را تا حد قابل ملاحظه ای کاهش داد و با استفاده از توابع درون یاب مناسب حجم زیادی از محاسبات سنگین مرحله پس پردازش که باید انجام شود بدون کم شدن دقت نتایج کاهش می یابد. بنابراین همان طور که در قسمت نتایج عددی نشان داده شده است با استفاده از روش معرفی شده در این پژوهش کارایی محاسباتی نسبت به روش مرجع بهبود هفت برابری داشته است.

در این مقاله، روش تحلیلی جدیدی برای محاسبه منحنی پاشندگی ساختارهای متناوب یک بعدی مبتنی بر گرافین پیشنهاد می گردد. ساختار مورد بررسی آرایه ای از نوارهای گرافینی با پتانسیل شیمیایی مختلف است. در این روش با استفاده از ضرایب انتقال و بازتاب مربوط به برخورد یک موج پلاسمونی به یک ناپیوستگی در رسانندگی سطحی گرافین، ماتریس انتقال مربوط به یک سلول واحد از ساختار محاسبه می شود. سپس با اعمال شرط فلوکه، مودهای ساختار به کمک مقادیر ویژه این ماتریس به دست می آیند. از آن جا که مودهای ساختارهای چندلایه، قطب های ضرایب انتقال و بازتاب هستند، با مشاهده تغییرات فاز این ضرایب نیز می توان مودهای ساختار را تشخیص داد. ازاین رو، به منظور بررسی صحت و دقت روش پیشنهادی، منحنی پاشندگی به روش قطب بازتاب نیز محاسبه شده و با روش پیشنهادی مورد مقایسه قرار می گیرد. این مقایسه نشان می دهد که روش پیشنهادی با وجود سادگی و سرعت بالا از دقت خوبی نیز برخوردار است.

در این مقاله یک تقویت‏کننده کم‏نویز تمام‏تفاضلی جدید برای کاربردهای فراپهن‏باند ارائه شده است. تقویت‏کننده پیشنهادشده شامل طبقه‏ی ورودی گیت‏مشترک برای بهبود تطبیق امپدانس و طبقه دوم سورس مشترک برای افزایش بهره و کاهش نویز تقویت‏کننده است. همچنین از فیدبک ترانزیستوری موازی-موازی برای افزودن درجه آزادی در انتخاب ترارسانایی ترانزیستور ورودی و بهبود پهنای باند و خطسانی استفاده شده است. تقویت‏کننده کم‏نویز پیشنهادشده بر اساس فناوری μm 18/0 CMOS RF-TSMC طراحی و با استفاده از نرم‏افزار ADS شبیه‏سازی شده است. این تقویت‏کننده در پهنای باند GHz 7-4، دارای بهره توان مسطح (S21) dB 25/0± 17، عدد نویز کمتر از dB 7/2، تلفات بازگشتی ورودی (S11) کمتر از dB 10- و خط سانی (IIP3) dBm 1- است. توان مصرفی آن نیز mW 5/8 از منبع تغذیه V 75/0 است.