فهرست مطالب

نشریه صنایع الکترونیک
سال چهارم شماره 4 (پیاپی 15، زمستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/11/16
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سید محمد علوی، رضا شایان فر صفحه 5
    در این مقاله طراحی و شبیه سازی یک کلید MEMS برای کاربرد در محدوده ی فرکانس بالا ارائه شده است. ساختار طراحی شده یک کلید موازی خازنی in-line با تیر دو سر گیردار به شکل صلیب و از جنس طلا است. این کلید در محدوده ی فرکانسی 20 تا 100 گیگاهرتز عملکرد بسیار مناسبی از لحاظ الکترومغناطیسی دارد، به طوری که ایزولاسیون بالای dB 23- و dB 26- را در حالت قطع به ترتیب در 20 و 100 گیگاهرتز تامین می کند. همچنین تلفات انتقالی کلید در حالت وصل برابر dB 0/16- و dB 1/2- در 20 و 80 گیگاهرتز است. طراحی به گونه ای انجام شده است که علاوه بر حصول عملکرد الکترومغناطیسی مورد نظر و مناسب، ولتاژ تحریک کلید نیز با طرحی نو کاهش یابد. نوآوری طرح در شکل صلیبی ساختار است که عامل کاهش ولتاژ تحریک نسبت به یک ساختار ساده است. ولتاژ تحریک ساختار 30 ولت است. تحلیل و معیارهای الکترومغناطیسی و مکانیکی به همراه نتایج شبیه سازی ارائه شده است.
    کلیدواژگان: ایزولاسیون بالا، RF MEMS، کلید خازنی in، line، ساختار صلیبی شکل
  • مهران میرشمس، مهدی قبادی، حجت طایی، حسن حقی، احسان ذبیحیان صفحه 13
    ارائه روندنمای طراحی و ساخت شبیه ساز سه درجه آزادی دمبلی شکل دینامیک وضعیت ماهواره به همراه فرایند مدل سازی نرم افزاری و تست های عملکردی هدف اصلی این پژوهش است. این شبیه ساز که به منظور تست الگوریتم های کنترلی، صحت سنجی عملکرد زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت ماهواره و آموزش دانشجویان یا متخصصین فضاییبه کار می رود، از قسمت های مختلفی نظیر یاتاقان هوایی کروی، حسگر وضعیت، مجموعه رانشگرهای گاز سرد، چرخ های عکس العملی، واحد تامین انرژی و مجموعه بالانس جرمی تشکیل شده که بخش اعظمی از این تجهیزات، توسط تیم فنی آزمایشگاه تحقیقات فضایی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی طراحی و ساخته شده است.. در نظر گرفتن نیازمندی های ماموریتی، قیود عملیاتی و محدودیت های صنعتی سبب می گردد تا پیچیدگی های طراحی همه جانبه این شبیه ساز افزایش یابد؛ لذا به منظور لحاظ کردن تمامی این شرایط، فرایند طراحی هر یک از زیرسیستم های این مجموعه با دقت بالایی صورت پذیرفته است که در این مقاله بدان پرداخته می شود.
    کلیدواژگان: چرخ عکس العملی، دینامیک وضعیت، رانشگر، شبیه ساز ماهواره، یاتاقان هوایی
  • علیرضا رامز، تربیت مدرس جان نثاری صفحه 29
    هدف از این مقاله پیاده سازی یک دکودر LDPC برای استاندار وایمکس می باشد. ماتریس پریتی چک برای این استاندارد به طول 2304 و نرخ 5/6، با girth بزرگ و به کمک ماتریس مدل طراحی شده است. برای پیاده سازی بهینه، ماتریس H به صورت QC-LDPC در نظرگرفته شده است. از روش OMS به عنوان بهینه ترین الگوریتم دکودینگ برای این پیاده سازی استفاده کرده و بهترین مقدار برای این الگوریتم محاسبه شده است. همچنین روشی برای حل مشکل دسترسی به حافظه در پیاده سازی نیمه موازی ارائه شده که بر اساس آن و با استفاده از روش هم پوشانی پیام سرعت دکودر افزایش یافته است. برای بررسی تاثیر پارامتر های مختلف در عملکرد دکودر LDPC، پیاده سازی دکودر به صورت توصیف سخت افزاری به زبان verilog، روی بستر سخت افزاریFPGA انجام وتست گردید و در نهایت سنتز آن بر روی تکنولوژی CMOS-TSMC 0.13 با استفاده از نرم افزار Synopsis Design Complier انجام شد.
    کلیدواژگان: کدهای چک پریتی با چگالی کم، پیاده سازی سخت افزاری، وایمکس، QC، LDPC، LDPC
  • سمیه یوسفی، محسن جلالی صفحه 39
    یک مدار مرجع ولتاژ CMOS بر اساس اختلاف ولتاژ گیت – سورس یک ترانزیستور از نوع PMOS و دو ترانزیستور از نوع NMOS ارائه شده است. به منظور کاهش مصرف جریان، المان های پسیو این مدار به حداقل رسیده است و همچنین تمام ترانزیستورها در ناحیه زیر آستانه بایاس شده اند. جهت بهبود نسبت حذف نویز تغذیه PSRR)) در بخش بایاس از یک مدار بایاس با وابستگی کم به تغییرات تغذیه استفاده شده است. جریان مصرفی این مرجع ولتاژ 154 نانو آمپر در ولتاژ تغذیه 3 /3 ولت می باشد و ولتاژ مرجع 1/27 ولت را ایجاد می کند. ثابت دمایی این مرجع ولتاژ 59 ppm/C می باشد. مقدار نسبت حذف نویز تغذیه در فرکانس های Hz 100 و MHz 10 به ترتیب dB 92- و dB 66- می باشد. این مرجع ولتاژ یک ولتاژ ثابت به منظور استفاده در کنار رگولاتور ایجاد می کند و با توجه به مشخصات گفته شده، مناسب استفاده در کارت های هوشمند بدون تماس می باشد.
    کلیدواژگان: PSRR زیاد، ثابت دمایی، مرجع ولتاژ CMOS، عملکرد زیرآستانه
  • محمد رضایی، حسین بلندی، سید مجید اسماعیل زاده، وحید خورانی صفحه 47
    در این مقاله الگوریتم جدید کنترل و حفظ شکل دهی مجموعه کوادروتور در حضور موانع ارائه شده است. مجموعه ای شامل سه کوادروتور با دینامیک کاملا غیر خطی و لحاظ کردن مدل تمامی زیر سیستم ها در فضای سه بعدی در نظر گرفته شده است. قانون کنترل شکل دهی در فضای سه بعدی بر مبنای فاصله و زاویه بین کوادروتورها و با استفاده از رویکرد فاصله اقلیدسی و زاویه فیمابین عوامل گروه استخراج شده است. الگوریتم بطور همزمان توانایی کنترل و حفظ شکل دهی و پرهیز از برخورد با موانع را دارد. الگوریتم نیاز به اندازه گیری غیر مستقیم اطلاعات را کاهش می دهد. نتایج شبیه سازی توانایی الگوریتم در حفظ وکنترل شکل دهی، عبور از موانع، ردیابی نرم مسیر و پایداری را نشان میدهد.
    کلیدواژگان: کنترل پیشرو، پیرو، روش هندسی، غیر خطی، کنترل شکل دهی، پرهیز از موانع
  • علیرضا مبینی، وحید احمدی صفحه 59
    در این مقاله ساختار بلورفوتونی چرپ شده برای آشکار ساز مادون قرمز چند رنگ کوک پذیر طراحی می شود. با استفاده از روش ماتریس انتقال (TMM) پاسخ طیف جذب در ساختار بلور فوتونی نقص دار تحت تاثیر پارامتر های ساختاری مختلف مانند تعداد، جنس و ضخامت لایه های بالا و پایین نقص و ضخامت خود لایه نقص مورد بررسی قرارمی گیرد. اثر لبه نوار بلورفوتونی روی طیف جذب آشکار ساز مادون قرمز بررسی، و افزایش ضریب جذب تا 96% برای این ساختار بدست می آید. همچنین اثرات پارامتر های ساختاری مختلف مانند جنس، ضخامت لایه های کناری و مرکزی و نیز اثر تقارن لایه های کناری در محل و شدت بیشینه ها در ساختار بلورفوتونی چرپ شده بررسی می شود. با افزایش تعداد لایه های کناری تا 31 لایه اثرات فیلتری زیاد شده و تعداد بیشینه های جذب به 7 عدد می رسد. در این حالت مقدار FWHM به 36 نانومتر و فاصله بیشینه ها از هم تا 171 نانومترکاهش می یابد. با استفاده از این نتایج محل بیشینه طول موج جذب در ساختار بلورفوتونی چرپ شده با دقت 48 نانومتر تنظیم می شود.
    کلیدواژگان: آشکار ساز مادون قرمز، جذب چندرنگ، چرپ شدگی، روش ماتریس انتقال (TMM)، _ بلورفوتونی
  • محسن جعفری چاشمی، محمد جعفری چاشمی صفحه 69
    در مقاله ارائه شده، ما به طراحی و بهینه سازی آنتن فراپهن باند در گستره فرکانسی 300 تا 3000 مگاهرتز پرداخته ایم. رویکرد ما برای طراحی، ارائه آنتن فراپهن باندی در این گستره فرکانسی می باشد که اولا دارای تطبیق امپدانس مناسبی در گستره فرکانسی ذکر شده باشد و ثانیا در گستره فرکانسی 900 تا 2200 مگاهرتز بهره آن بر روی محور و زوایای مجاور آن یکنواخت شود. دلیل نیاز به یکنواختی بهره در این گستره فرکانسی به این خاطر است که پالس تشعشعی توسط این آنتن بیشترین توان خود را در این بازه فرکانسی ارسال خواهد داشت و یکنواختی بهره در این بازه فرکانسی متضمن یکنواختی دامنه پالس ارسالی خواهد شد. تحلیل و شبیه سازی آنتن را با بکارگیری نرم افزار CST به انجام رسانده و بازخوردهای هر بار تحلیل را به بخش بهینه سازی-که کد نویسی آن بوسیله نرم افزار Matlab به انجام رسیده است- اعمال می کنیم.
    ساختار فیزیکی این آنتن تقریبا مانند آنتن V شکل با بازوهای صفحه ای می باشد که شیب هر یک از بازوهای این آنتن بصورت متقارن و بفرم قطعه قطعه شده دارای مقادیر مختلفی است. پس از هر بار تحلیل آنتن، شیب های هر یک از این قسمت ها طی یک فرایند بهینه سازی با بکارگیری روش گرادیان با رویکرد جستجوی مستقیم به فرمی تعیین خواهد شد که هم تطبیق امپدانس مناسبی داشته باشیم و هم مقدار بهره آنتن بر روی محور آنتن به عنوان شاخص اصلی طراحی، در گستره فرکانسی 900 تا 2200 مگاهرتز تاحد امکان یکنواخت گردد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی گرادیان، تطبیق امپدانس بهینه، آنتن فراپهن باند، بهره یکنواخت
  • روشنک رضایی پور صفحه 77
    در یک سیستم قدرت، خطاها و بارهای غیرخطی و عملکردهای دینامیکی اغلب باعث بروز انواع اغتشاش از قبیل افت ولتاژ، بیشبود ولتاژ، فلیکر، و... می گردد. از طرفی افزایش استفاده از مدارهای الکترونیکی حساس توسط مشتریان خانگی و صنعتی همگام با پیشرفت خصوصی سازی و رقابت، مساله کیفیت توان را به عنوان یکی از مشکلات جدی صنعت برق مطرح نموده است. ادوات FACTS جهت حل این مشکلات در مهندسی توزیع مطرح شده اند و در میان آنها جبران کننده دینامیکی ولتاژ اقتصادی ترین و پیشرفته ترین فناوری برای اغتشاشات ولتاژ در شبکه های توزیع است.. در این مقاله، روش سیگنال مرجع، جهت کنترل جبران کننده دینامیکی ولتاژ DVR)) در حوزه زمان به منظور رفع مشکلات کیفیت توان پیشنهاد گردیده است. نظر به قابلیت DVR به عنوان یکی از ادوات بهبود کیفیت توان در شبکه های توزیع، روش پیشنهادی با استفاده از تحلیل حوزه زمان سیگنال مرجع، می تواند با داشتن منبع ذخیره کننده انرژی مشکلات متعدد کیفیت توان از قبیل بیشبود ولتاژ، کمبود ولتاژ و فلیکر را برطرف نماید. کارایی این روش کنترلی با شبیه سازی توسط نرم افزار Matlab/Simulink مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی حاکی از ان است که با وجود اینکه روش پیشنهادی بسیار ساده بوده و محاسبات اندکی دارد، در مقابل طیف وسیعی از اغتشاشات ولتاژ قادر به حفظ کیفیت توان بصورت مطلوب می باشد.
    کلیدواژگان: بیشبود ولتاژ، فلیکر، کیفیت توان، بازیاب دینامیکی ولتاژ، کمبود ولتاژ
|
  • Page 5
    This paper presents design and simulation of a new MEMS switch for high frequencies applications. The designed structure is an in-line capacitive shunt fixed-fixed beam switch. The switch has a cross-shaped gold beam. It is optimized to have an excellent electromagnetic performance in the range of 20-100 GHz. It provides very high isolation in the off-state, -23 dB at 20 GHz and -26 dB at 100 GHz. It also provides low insertion loss in the on-state, -0.16 dB at 20 GHz and -1.2 dB at 80 GHz. The switch is designed in a way that besides having a proper electromagnetic performance, the actuation voltage is also reduced. The innovation of the design is the cross shape of the beam which causes the actuation voltage to decrease in comparison with a simple structure. The actuation voltage is 30 V. Electromagnetic and mechanical analysis and simulations of the switch are presented.
    Keywords: Cross, Shaped Structure, In, Line Capacitive Switch, RF MEMS, High Isolation
  • Page 13
    This article describes the details in design and development of a tri-axial dumbbell-style satellite attitude dynamics simulator with the computer-base simulation procedure and the results of actual maneuvers. This simulator is used to validate control algorithms, improve novel control methods, verify the operation of available actuators or sensors and exhibit the fundamentals of attitude dynamics to students or experts. The facility includes a variety of subsystems such as: spherical air-bearing, reaction wheels, cold-gas propulsion subsystem, inertial measurement unit, power-supply unit, on-board processor and semi automatic mass balancing mechanism that have been designed and developed at Space Research Laboratory at K. N. Toosi University of Technology. The overall design of this system was pretty complicated especially when considering the mission requirements, operating constraints and functional limitations imposed by the groundbased simulation, thus, an accurate design procedure for each subsystem has been deployed and will present in this article.
    Keywords: Air, Bearing, Reaction Wheel, Satellite Simulator, Attitude Dynamics, Thrust
  • Page 29
    In this paper, hardware implementation of an LDPC decoder for WiMAX Standard has been presented. The parity-check matrix (H) for the codes of this standard with length of 2304 and rate of 5/6 with long girth has been designed through the encoder model matrix. For efficient implementation, the matrix H has been considered as QC-LDPC structure. The Offset-Min-Sum (OMS) algorithm as an optimum decoding algorithm is used for implementation with its calculated β parameter. Also for solving the memory multi-access problem in semi-parallel implementation, a new method has been proposed that based on it and using the message overlapping methods, the decoder speed has been improved. The decoder is initially implemented on a FPGA chipset through Verilog hardware description language and finally it is synthesized with 0.13uCMOS TSMC process through the Synopsis-Design Complier package.
    Keywords: WiMAX, Hardware Implementation, LDPC (Low Density Parity Check) Codes, QC, LDPC
  • Page 39
    A CMOS voltage reference based on difference voltage between the gate - source voltages of a PMOS transistor and two NMOS transistors is presented. To reduce current consumption and thus to optimize power consumption, the number of passive elements is minimized and all of the transistors are biased in the subthreshold region. In addition, in order to improve power supply rejection ratio (PSRR), supply independent biasing technique is utilized in bias section. Current consumption of this voltage reference at a supply voltage of 3.3 V is about 154 nA while 1.27 V reference voltage is produced. Temperature coefficient of this voltage reference is about 59 ppm/C. Power supply rejection ratio at 100 Hz and 10 MHz frequencies are -92 dB and - 66 dB, respectively. The proposed voltage reference provides a constant voltage to be used along with a regulator and the design is suitable for using in contactless smart cards.
    Keywords: Temperature Coefficient, High PSRR, CMOS Voltage Reference, Sub, Threshold Operation
  • Page 47
    The new algorithm of simultaneously formation control and obstacle avoidance for quadrotors group is presented in this article. We consider the group of three quad rotors with nonlinear dynamic including rotors model in three dimensions space. Formation Control law in 3 dimensions was determined based on Euclidian distances and angles between quad rotors and controller designed with the direct control these parameters. Algorithm has ability of formation control and obstacle avoidance simultaneously. The presented algorithm reduces indirect measurement needs. Simulation results show algorithm ability in formation control and keeping, obstacle avoidance, smooth trajectory tracking and stability.The new algorithm of simultaneously formation control and obstacle avoidance for quadrotors group is presented in this article. We consider the group of three quad rotors with nonlinear dynamic including rotors model in three dimensions space. Formation Control law in 3 dimensions was determined based on Euclidian distances and angles between quad rotors and controller designed with the direct control these parameters. Algorithm has ability of formation control and obstacle avoidance simultaneously. The presented algorithm reduces indirect measurement needs. Simulation results show algorithm ability in formation control and keeping, obstacle avoidance, smooth trajectory tracking and stability.
    Keywords: Euclidean method, Nonlinear Dynamic, Inter, Agent Distance Based Formation, Obstacle Avoidance, Formation Control
  • Page 59
    In this work, we present chirped photonic crystal (PC) structure for design of tunable multi-color infrared photodetector. Using transfer matrix method absorption spectral response under the effects of different structural parameters like material and thickness of top and bottom layers and defect layer thickness in defect based structure is investigated. We study PC band edge effect on absorption coefficient and a significant absorption enhancement up to %96 is achieved for defect based structure. Also, effects of different structural parameters like material and thickness of side and central layer and side layer symmetry on absorption peak location and amplitude are investigated. With increasing side layer number to 31 the filtering effect enhanced and the number of absorption peaks increased to 7 peaks. In this manner full width at half maximum is decreased down to 36 nm. Using these results we can tune absorption peaks location with accuracy of about 48 nm.
    Keywords: Multi, Color, Chirp, TMM., Infrared Photodetector, Photonic Crystal
  • Page 69
    In the present paper an ultra-wide band antenna in frequency range of 300-3000 MHz is designed and optimized. The main approach adopted here is the optimization of UWB antenna based on: good impedance matching in frequency range of 300-3000 MHz and good gain flatness in frequency range of 900-2200 MHz for antenna boresigth and neighbor angles. Main reason of gain flatness requirement in these frequency is that this restrict is guaranteed the pulse handling of antenna, without pulse distort in these frequency range that the main power of our pulse generator is in these frequency range. The analysis of antenna is done through finite difference time domain method with simulation at CST Microwave studio and the optimization of antenna is done with direct search gradient method. Physically the antenna resembles a V shape with symmetric arms whose parts slope is different. After analyzing of antenna in each step, with applying gradient optimization method, the slope of each part of antenna arms is calculated. The optimization is based on variation of slope of antenna arm so provided for us the good impedance matching in frequency range of 300-3000 MHz and good gain flatness if frequency ranges of 900-2200 MHz Also in connection of antenna input to the pulse generator we use the balun that fabricated from coax cable, for good feeding of balanced input of antenna from unbalance output of coax cable.
    Keywords: Gradient Optimization, Ultra Wide Band Antenna, Optimized Impedance Matching, Uniform Gain
  • Page 77
    In this paper the reference signal method has been offered to control the DVR for solving power quality problems including sag, swell and flicker. Simulation of the recommended method was carried out on Matlab simulink software. This method is very simple without any complexity of calculations. The results of simulation show that the strategy is able to provide the desirable power quality in the presence of voltage disturbances.In this paper the reference signal method has been offered to control the DVR for solving power quality problems including sag, swell and flicker. Simulation of the recommended method was carried out on Matlab simulink software. This method is very simple without any complexity of calculations. The results of simulation show that the strategy is able to provide the desirable power quality in the presence of voltage disturbances.
    Keywords: swell, power quality, DVR, flicker, sag