فهرست مطالب

نشریه الکترومغناطیس کاربردی
سال ششم شماره 2 (پیاپی 17، پاییز و زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/10/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید احمدرضا افسری کاشانی* صفحات 1-9
    در این مقاله ساختار جدیدی از چرخ دنده مغناطیسی با نام چرخ دنده مغناطیسی دولایه قوسی با استفاده از ترکیب ساختارهای شار شعاعی و شار محوری با هدف افزایش چگالی گشتاور انتقالی، معرفی شده است. مشخصات عملکردی این ساختار توسط روش تحلیلی جدید شبه سه بعدی بهبودیافته (توسعه یافته روش تحلیلی دوبعدی)، استخراج و با نتایج حاصل از مدل سازی المان محدود سه بعدی مورد مقایسه قرارگرفته و برتری و دقت روش معرفی شده مورد صحت سنجی قرارگرفته است. این مدل تحلیلی توسط مدل دوبعدی وابسته به مولفه های مختلف میدان مغناطیسی، مبتنی بر ساختار چرخ دنده شار شعاعی و شار محوری معرفی شده است تا ساختار دولایه قوسی را با دقت مناسب مدل سازی نماید. ساختار ارائه شده به منظور به کارگیری در یک نیروگاه بادی مورد بهینه سازی قرارگرفته است. نتایج حاصل از بهینه سازی به وضوح برتری ساختار مذکور را در مقایسه با ساختارهای متداول چرخ دنده های مغناطیسی در شاخص چگالی گشتاور ا انتقالی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: چرخ دنده مغناطیسی، شبه سه بعدی، روش تحلیلی، دولایه قوسی، چگالی گشتاور، تحلیل المان محدود
  • سیروس کیوانی، آرمین غنی، سید حسن صدیقی* صفحات 11-17
    در این مقاله سعی بر آن است که با استفاده از آرایه های نامسطح و شکل پذیر، بهترین دقت تخمین پارامتر سیگنال منبع به دست بیاید. به این منظور از الگوریتم شناخته شده MUSIC برای جهت یابی ورود سیگنال استفاده شده است. برای طراحی دقیق ساختار آرایه ای، اثر تشعشعی عنصر های آنتنی نیز بر اساس شبیه سازی های تمام موج لحاظ گردیده است. نتایج به دست آمده نشان گر آن است که ساختار آرایه ای غیرمسطح ارائه شده با 7 عنصر آنتنی و زوایای جانبی 45 درجه در تمامی زوایا به ویژه در زوایای نزدیک به افق دقت تخمین زوایه ای بسیار بهتری در مقایسه با آرایه مشابه با ساختار مسطح را به دست می دهد.
    کلیدواژگان: آنتن آرایه ای، ساختار نامسطح، زاویه ورود سیگنال، الگوریتم MUSIC
  • ابوالفضل بیجاری*، سلمان زندیان صفحات 19-31
    در این مقاله یک تقویت‏کننده کم‏نویز- میکسر ترکیب‏شده برای کاربرد در شبکه های محلی بی‏سیم (WLAN) ارائه می‏شود. تقویت‏کننده کم‏نویز- میکسر پایین‏بر پیشنهادشده در باند فرکانس رادیویی (RF) GHz 3-2 و فرکانس میانی (IF)MHz  100 با استفاده از فناوری µm CMOS 18/0 و مدل شرکت TSMC طراحی شده است. در مدار پیشنهادی، برای دست یابی به تطبیق امپدانس ورودی مناسب، یک شبکه تطبیق جدید در ورودی تقویت‏کننده کم‏نویز (LNA) سورس‏مشترک معرفی می‏شود. همچنین، استفاده از بار فعال و روش تزریق جریان در میکسر باعث بهبود بهره‏ تبدیل و عملکرد نویز مدار می‏شود. مدار تقویت‏کننده کم‏نویز- میکسر پیشنهادی با استفاده از نرم افزار ADS شبیه‏سازی شده است. نتایج شبیه‏سازی مداری، مجزاسازی بالا میان درگاه ها، بهره تبدیل بالا (CG) در حدود dB 17-15 و عدد نویز (DSB-NF) پایین dB 5/0±4 را نشان می‏دهد. برای بررسی اثر تغییرات فرآیند ساخت بر عملکرد مدار پیشنهادی، شبیه‏سازی مونت کارلو با 100 مرتبه تکرار انجام شده است. نتایج شبیه‏سازی مقدار میانگین dB 7/15 با انحراف معیار dB 11/0 را برای بهره تبدیل و مقدار میانگین dB 4/7 با انحراف معیار dB 37/0 را برای عدد نویز نشان داده و حساسیت پایین آن‏ها را به تغییرات ساخت تایید می‏کنند. توان مصرفی تقویت‏کننده کم‏نویز- میکسر پیشنهادی mW 8/19 از ولتاژ تغذیه V 5/1 است .
    کلیدواژگان: تقویت‏کننده کم‏نویز، میکسر، بهره تبدیل، عدد نویز، تطبیق ورودی
  • مریم کریمی* صفحات 33-42
    روش دیفرانسیل و المان محدود در محاسبات مشخصات فیبرهای کریستال فوتونی نسبت به سایر روش ها از دقت بالاتری برخوردار است. در این مقاله در ابتدا روش دیفرانسیل محدود در بازه فرکانسی برای تعیین مشخصات فیبرهای کریستال فوتونی تشریح شد. مشخصات انتشار در فیبر کریستال فوتونی در یک شبکه سه گوش با هشت لایه حفره هوایی محاسبه شد و مشخصات فیبر شامل، ضریب شکست موثر، پاشندگی موجبری تعیین شد، سپس با استفاده از قاعده مرکب سیمپسون در انتگرال دو بعدی، مقادیر سطح مقطع موثر و همچنین گشودگی عددی با استفاده از نتایج میدان های الکتریکی حاصل، برای مقادیر مختلف اندازه حفره ها و فاصله بین آن ها تعیین و نتایج آن با هم مقایسه شد. از آنجا که تعیین پاشندگی صفر در مخابرات و به خصوص طراحی جبران سازهای پاشش دارای اهمیت است با تعیین پاشندگی رنگی و طول موج پاشندگی صفر در این نوع فیبرها، تاثیر مشخصات حفره های هوا در نقطه صفر پاشندگی بررسی شد. در این مقاله برای اولین بار با استفاده از روش مذکور تاثیر مشخصات حفره ها در مشخصات فیبر کریستال از جمله پاشندگی موجبر محاسبه و نشان داده شد با افزایش اندازه حفره ها، در یک مقدار ثابت فاصله بین حفره ها طول موج پاشندگی صفر کاهش می یابد و برای مقدار ثابت اندازه حفره ها با افزایش فاصله بین حفره ها طول موج پاشندگی صفر در فیبر کریستال فوتونی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: فیبر کریستال فوتونی، ضریب شکست موثر، پاشندگی، سطح مقطع موثر، گشودگی عددی، مشخصات حفره های هوا
  • زهرا سلطانی*، شهروز اسدی، اسفندیار مهرشاهی صفحات 43-51
    در این مقاله، تئوری طراحی یک نوسانساز با مشدد دی الکتریک فعال در فرکانس GHz8 با ساختاری جدید نشان داده شده است. این ساختار تکیه بر کاهش نویز فاز به وسیله تنها یک عنصر فعال دارد در حالی که در ساختارهای پیشنهادی قبلی از دو عنصر فعال استفاده می شده است. ساختار پیشنهاد شده از یک فیدبک اضافی بین تقویت کننده و مشدد به منظور افزایش ضریب کیفیت بهره می برد. نتایج اندازه گیری نشان می دهد که نویز فاز به مقدار dBc/Hz 145- در آفست kHz 100 کاهش پیدا کرده که بیانگر dB12 بهبود در مقایسه با نوسانساز با مشدد دی الکتریک غیر فعال می باشد.  هم چنین، در مقایسه با نوسانسازهایی با مشددهای فعال معمول، منبع نویز تقویت کننده دوم که موجب نوسان های ناخواسته می شود، حذف گردیده و هم چنین سایز و توان مصرفی کاهش یافته است. این ساختار دارای پائین ترین مقدار نویز فاز در مقایسه با نوسانساز با مشددهای دی الکتریک دیگر می باشد.
  • سعید علیایی*، احمد محب زاده بهابادی صفحات 53-59
    در این مقاله با استفاده از شبکه بلور فوتونی دو بعدی یک ساختار فشرده و ساده به منظور ایجاد گیت منطقی تمام نوری AND معرفی شده است. ساختار طراحی شده متشکل از سه موجبر بلور فوتونی است که توسط یک نانو تشدیدگر به هم متصل شده اند. نانو تشدیدگر با افزایش شعاع میله دی الکتریک شکل گرفته است. تحلیل و بررسی ها با استفاده از روش تفاضل متناهی در حوزه زمان و بسط امواج تخت صورت گرفته است که روش بسط امواج تخت برای به دست آوردن شکاف باند فوتونی و روش تفاضل متناهی در حوزه زمان برای بررسی رفتار میدان الکترومغناطیس در ساختار بلور فوتونی استفاده شده است. مزایای این طراحی ابعاد کوچک، بالا بودن امکان تحقق، هماهنگی با فن آوری سیلیکون و بالا بودن توان خروجی در حالت یک منطقی است. زمان تاخیر این گیت برابر با ps 32/0 است. نسبت کمینه توان نوری دریافت شده به توان ورودی در حالت یک منطقی برابر با 968/1 و نسبت بیشینه توان نوری به توان ورودی در حالت صفر منطقی 492/0 است. در نتیجه میزان نسبت کنتراست برای گیت طراحی شده برابر با dB 6 است. بالا بودن توان نور در خروجی، گیت منطقی طراحی شده را قادر می سازد گیت های منطقی طبقه بعدی را فعال سازد و در مدارات مجتمع قرار گیرد. با توجه به ویژگی های مطرح شده این گیت منطقی می تواند در مدارات مجتمع تمام نوری استفاده شود.
    کلیدواژگان: گیت منطقی تمام نوری، نانو تشدیدگر، مدارات مجتمع نوری، اثر تداخل، نسبت کنتراست، زمان پاسخ
|
  • Seyed Ahmadreza Afsari * Pages 1-9
    This paper highlights the future perspective for novel hybrid radial-axial flux structure magnetic gear, named arcuate double-sided magnetic gear (ADSMG) with the aim of higher torque density transmission. Its performance characteristics are quantitatively analyzed using an improved quasi 3-D analytical method (IQAM) computations of magnetic field (which is an improved and amended of 2-D analytical method). Results are verified by 3-D finite-element method simulations to enhance the reliability and precision of the analysis. This modeling is carried out by an effective dependent modeling for the different components of magnetic field distribution, based on axial and radial flux magnetic gear topologies, and modified to accurately model the proposed ADSMG structure. Utilization of proposed IQAM for optimization of ADSMG in a typical wind power application is investigated. It is shown that the optimized ADSMG has significant and superior advantages in terms of torque density than the traditional MGs.
    Keywords: magnetic gear, quasi 3-D, Analytical Method, arcuate double-sided, torque density, Finite Element Method
  • Sirios Keyvani, Armin Ghani, Seyed Hasan Sedighy * Pages 11-17
    A conformal array with directive patch antenna element is designed and proposed to achieve optimum direction of arrival performance. The MUSIC method is used for the proposed array evaluation and compassion where the antenna radiation patterns extracted from the full wave simulation software are encountered in the DOA estimation process. Antenna mutual coupling and radome effect are among the radiation patterns used to achieve more precise results. The simulations results prove that conformal array achieves better DOA estimation performance than the planar array antenna especially in the horizontal plane. Moreover, the conformal antenna array angle is evaluated to achieve optimum conformal array structure.
    Keywords: Direction of Arrival (DOA), Music, Conformal Array
  • Abolfazl Bijari *, Salman Zandian Pages 19-31
    This paper presents a merged low noise amplifier (LNA) and mixer for wireless local area networks (WLANs) applications. The proposed down-conversion LNA-mixer is designed for 2-3 GHz radio frequency (RF) band and an intermediate frequency (IF) of 100 MHz using RF-TSMC CMOS 0.18 μm technology. A new input matching network is introduced for common source LNA to provide good input matching. In addition, the conversion gain (CG) and noise performance of the LNA-mixer are improved by employing an active load and current bleeding technique in the mixer. The proposed LNA-Mixer has been simulated by Advanced Design System (ADS). Simulation results show the high conversion gain of 15–17 dB and low double side-band noise figure (DSB-NF) of 4±0.5 dB as well as high isolation between ports at frequency band of 2-3 GHz. Monte Carlo simulations has been done for the proposed LNA-mixer with 100 samples to verify the impact of process variations and mismatch. For the conversion gain and for DSB-NF, simulation results show respectively a mean (μ) of 15.7 dB with standard deviation (σ) of 0.11 dB, and μ=7.4 dB with σ=0.37 dB and confirm their low sensitivity to process variations. The proposed LNA-Mixer operates at the supply voltage of 1.5 V with power consumption of 19.8 mW.
    Keywords: Low noise amplifier, Mixer, Conversion gain, Noise figure, Input matching
  • Maryam Karimi * Pages 33-42
    Finite difference and finite element methods have more accuracy in the calculation of photonic crystal fiber (PCF) characters than other methods. In the present paper the finite difference method in the frequency domain is used to describe and determine the characteristics of PCF. The propagation characteristics of photonic crystal fiber with eight-hole layer are calculated and the fiber characteristics, consisting of, effective refractive index and waveguide dispersion are determined. Then using the composite Simpson rule for double integral, the values of effective areas and numerical apertures are obtained using the results of fields for different values of the hole sizes and distances and the results are compared. Since the determination of zero dispersion region is important in telecommunication and especially for the design of compensators, by determining the color dispersion and zero dispersion wavelength in this kind of fibers, the effects of air hole characteristics in the zero point of dispersion is verified. In this paper for the first time, using the mentioned method, the effects of the hole size in PCF characteristics such as waveguide dispersion is calculated and it is shown that increasing the air hole size in the fixed hole distance, causes the zero dispersion wavelength to decrease and for the fixed air hole with increasing the hole distance, the zero dispersion wavelength increases in the PCF..
    Keywords: Photonic crystal fiber, Effective refractive index, Dispersion, Effective area, Numerical aperture, Air hole characteristics
  • Zahra Soltani *, Shahrooz Asadi, Esfandiar Mehrshahii Pages 43-51
    In this paper, the design theory of an 8 GHz oscillator based on a new structure of active dielectric resonators is presented. The new structure emphasizes on phase noise reduction by employing only one active device. The proposed structure uses additional feedback from transistor to resonator in order to increase the quality factor. Measurement results report that phase noise is reduced to -145.19 dBc/Hz at 100 kHz offset frequency which represents 12 dB improvement compared to oscillators with passive dielectric resonators. Also, compared to oscillators with conventional active resonators, noise source of the second amplifier which makes spurious oscillation is removed. The size and power consumption are reduced since one transistor is used in the presented structure. This structure performs the lowest phase noise compared to oscillators with other dielectric resonators.
    Keywords: Active Feedback, Dielectric Resonator Oscillator, Phase Noise, Quality Factor
  • Saeed Olyaee *, Ahmad Mohebzadeh Bahabady Pages 53-59
    In this paper, using a two-dimensional photonic crystal, a compact and simple structure is introduced for an all-optical AND logic gate. The designed structure consists of three photonic crystal waveguides connected by a nano resonator. The nano resonator is formed by increasing the radius of the dielectric rod. Analysis and investigations have been done using the finite-difference time-domain and plane wave expansion methods. The plane wave expansion method is used to obtain photonic band gap and finite-difference time-domain method is used to study the electromagnetic field behavior in photonic crystal structure. The advantages of this design are small dimension, the high possibility of realization, and high output power in logical state of 1. The delay time of this gate is 0.32 ps. The minimum ratio of the received optical power to the input power in logical state 1, is 1.968 and the maximum ratio of the optical power to the input power in logic zero mode is 0.492. So, the contrast ratio for the designed logic gate is 6 dB. The high output power allow the logic gate to enable to be integrated the next level logic gates into the optical integrated circuits. Considering the features mentioned, this logic gate can be used in optical integrated circuits.
    Keywords: All-optical logic gate, nano resonator, optical integrated circuits, interference effect, contrast ratio, response time