پایان نامه طراحی و تحلیل یک مخلوط کننده ی متعادل در باند فرکانسی خیلی وسیع UWB با استفاده از تکنولوژی CMOS

چکیده: 

رشد سریع تکنولوژی و پیشرفت موفق تجاری مخابرات بی سیم روی زندگی روزمره ی ما تاثیر قابل توجهی گذاشته است. امروزه به کار بردن میکسرهای فرکانس بالا در سیستم های ارتباطاتی بی سیم، دارای اهمیت خاصی می باشد. میکسرها یکی از اجزای اساسی گیرنده در مخابرات بی سیم محسوب می شوند. اجرای میکسرهای پایین آورنده در گیرنده ها به لحاظ وجود نویز و تضعیف در سیگنال دریافتی از اهمیت بیشتری برخوردار است. 

هدف اصلی این پایان نامه، تحلیل و طراحی میکسر برای کاربرد در باند فرکانسی فراپهن (UWB) و با استفاده از تکنولوژی CMOS می باشد. ابتدا عملکرد یک میکسر توزیع شده بررسی شده، سپس مدار میکسر پیشنهادی توزیع شده، ارایه می گردد. میکسر پیشنهادی دارای بهره ی تبدیل 3dB، IIP3 برابر 5/5 Bm عدد نویز 7dB، پهنای باند 3 تا 10 گیگاهرتز و توان مصرفی 52 میلی وات می باشد. میکسر فراپهن باند توزیع شده ی پیشنهادی با استفاده از تکنولوژی CMOS 0/18μm با منبع تعذیه 1/8 ولت طراحی شده است. 

مقدمه:

رشد سریع تکنولوژی و گذار از مخابرات آنالوگ به دیجیتال، ترقی سیستم های رادیویی به نسل سوم و چهار و جانشینی سیستم های سیمی با Wi-Fi و Bluetooth مشتریان را قادر می سازد به گستره عظیمی از اطلاعات از هرجا و هر زمان دسترسی داشته باشند. مخابرات UWB برای اولین بار در دهه 1960 معرفی شده و در سال 2002، FCC رنج فرکانسی 3.1 -10.6 GHz را برای کاربردهای UWB معرفی و توان انتقال آن را به 41.3- dBm محدود کرد، بدین معنا که سیستم های UWB روی فراهم کردن: توان کم، قیمت کم و عملکرد باند وسیع در مساحت کوتاه تمرکز کردند. در مقایسه با کاربردهای باند باریک طراحی المان ها در سیستم های UWB بسیار متفاوت و مشکل است. 

یکی از بلوک های مهم در گیرنده های UWB میکسرها هستند که برای تبادل اطلاعات بین تعداد زیادی کانال مشابه UWB نقش کلیدی دارند. اهمیت عملکرد میکسر به عنوان یک مبدل فرکانس، در تامین فرکانس های کاری مناسب با پایداری و نویز مطلوب است. میکسر می بایستی: 1) بهره تبدیل بالا، که اثرات نویز در طبقات بعدی را کاهش دهد، 2) عدد نویز کوچک، که LNA را از داشتن یک بهره بالا راحت کند و 3) خطی بودن بالا، که رنج دینامیک گیرنده را بهبود بخشد و سطوح اینترمدولاسیون را کاهش دهد. هر کارایی بایستی توسط مصالحه در طراحی میکسر به دست آید. میکسر سلول گیلبرت با برخی تغییرات در ساختار آن نتایج قابل قبولی برای کاربرد در سیستم های UWB به دست می دهد.

دستیابی همزمان به بهره تبدیل و خطی بودن بالا که افزایش یکی باعث کاهش دیگری می گردد یکی از چالش های طراحی میکسر می باشد، در کارهایی که تاکنون انجام شده تمرکز روی دستیابی یکی از این دو بوده به طوری که یا میکسری غیرفعال با خطی بودن قابل قبول و یا میکسری فعال با خطی بودن کم ارائه شده است. تطبیق امپدانس در کل رنج فرکانسی 7 گیگاهرتزی و همچنین عدد نویز پایین از دیگر پارامترهای مهم طراحی میکسر می باشد. 

اهداف پایان نامه

در این پایان نامه با بررسی میکسرهای فراپهن باند و مقایسه ی آن ها از نظر ساختار، بهره ی مدار،عدد نویز، تطبیق در ورودی و خروجی و خطی بودن، ساختار مناسب برای یک میکسر فرا پهن باند پیشنهاد شده و از لحاظ کارکرد در سیستم های UWB بررسی گشته است. 

بر خلاف کارهایی که تا کنون در این زمینه صورت گرفته که بر بهبود یکی از پارامترهای بهره تبدیل یا خطی بودن میکسر تاکید شده، در اینجا سعی شده است تا ضمن دستیابی به هر دو این پارامترها در اندازه های قابل قبول برای گیرنده ها، کل پهنای باند سیستم های UWB پوشش داده شود. 

بر این اساس در فصل اول سیستم های فراپهن باند بطور کامل معرفی و بررسی می گردد ، در فصل دوم به بررسی انواع میکسر، نحوه ی عملکرد و کاربرد آن ها پرداخته شده ، در فصل سوم ساختار میکسرهای توزیع شده، مشخصات و تکنی کهای بهبود کارایی آن ها و در فصل چهارم اعوجاج و نویز در میکسر بررسی گردیده اند. در فصل پنجم ساختار میکسر فراپهن باند طراحی شده به طور مفصل شرح داده شده است. در فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات و فصل هفتم نیز منابع و مأخذ مورد استفاده به تفکیک درج شده اند.

سنگها و کانیها چگونه شکل می گیرند؟

? بحث کلی : 
پوسته زمین تغییر می کند و باعث می شود که سنگهای جدید شکل بگیرند و سنگهای قدیمی نیز تغییرمی کنند . این وقایع هنگامیکه ورقه ها به هم برخورد می کنند ، روی می دهد . یک کانی از برخی موادی که هرگز زنده نبوده اند شکل گرفته است . کانیها بوسیله یک فرمول شیمیایی تقسیم بندی می شوند . کانیهای دیگری وجود دارد که از اجزای موجودات زنده نظیر حیوانات و گیاهان تشکیل شده اند . این کانیها ، سوختها و گازها هستند . کانیها ممکن است بوسیله فرایندهای هوازدگی طبیعی تغییر یابند .
? آذرین:
سنگهای آذرین از ماگمای سرد شده تشکیل شده اند . ماگما سنگ مذابی است که در اعماق زمین وجود دارد . به ماگمائی که به سطح زمین رسیده است گدازه گفته می شود . 
? رسوبی: 
سنگهای رسوبی همزمان با قرار گیری رسوبات بر روی هم و سیمانی شدن انها تحت تاثیر وزن اب و لایه های رسوبی بالائیشان شکل می گیرند . این فرایند برای لایه هائی که در کف حوضه رسوب کرده اند به مدت هزاران سال اتفاق می افتد .
? دگرگون:
سنگهای دگرگونی بواسطه حداکثر فشار و درجه حرارت از سنگهای رسوبی و اذرین تشکیل شده اند که طی فرایندها کانیهای انها تغییر می کند . 
1) سنگ رسوبی: هوازدگی اتفاق می افتدو سنگ از رسوبات تراکم یافته (تحت تاثیر فشار) بوجود می آید .
2) سنگ آذرین:
از ماگما و یا گدازه سرد شده شکل می گیرد .
3) سنگ دگرگونی: 
گرما و فشار کانیها سنگهای اذرین یا رسوبی را تغییر می دهد .
سنگهای رسوبی و سنگهای دگرگونی هر دو تحت تاثیر فشارند . 
سنگهای اذرین و سنگهای دگرگونی هم فشار وهم حرارت را تجربه می کند . 
سنگها بطور طبیعی از یک ، دو ویا تعداد بیشتری کانی ترکیب شده اند . انها جامدات غیر زنده ای هستند که در طبیعت یافت می شوند .
? مرمر: 
از تغییر سنگ اهک تحت حرارت های بالا بوجود می اید . مرمر در مجسمه سازی استفاده می شده و امروزه به منظور سنگهای سقف و کف در ساختمان سازی بکار می رود . همچنین از قدیم در حمام ها بکار می رفته است .
? گچ (گل سفید): 
از اسکلت موجودات کوچک دریازی تشکیل شده که تنها با چشم مسلح قابل مشاهده اند .
? سنگ اهک: 
از پوسته های شکسته شده وجانداران کوچک دریایی تشکیل شده است . سنگ اهک درواقع جسم جامد سفید رنگی است که رنگ دیگری در ان بکار نرفته است .

گسل بینالود
مقدمه 
در زمینه آشنایی با سرزمین ایران توسط گسلهای اصلی و فرعی با روندهای مختلف پوشیده شده‌اند . تعدادی از گسلهای اصلی که در زمین شناسی و منطقه ساختاری ایران ، حوضه‌های رسوبی ، تشکیل کانسارهای رگه‌ای و مناطق زلزله خیز ایران نقش دارند عبارتند از : 
گسلهای با روند تقریبی شرقی – غربی 
گسل البرز (A )

از شرق گرگان تا لاهیجان بین واحد گرگان تا رشت و البرز قرار دارد . این گسل از سیلورین یا قبل از آن فعالیت داشته است
گسل آبیک – فیروزکوه (AF) 
از آبیک قزوین تا فیروزکوه در بخش جنوبی البرز کشیده شده است و قسمتی از آن به نام راندگی مشا – فشم خوانده می‌شود. گسل آبیک – فیروزکوه حداقل از ژوراسیک فعالیت داشته.

گسل سمنان (S)
در شمال سمنان قرار دارد و جدا کننده کوههای البرز از ایران مرکزی است. این گسل در فاصله 15 تا 25 کیلومتری گسل عطاری قرار دارد که احتمالا هر دو در دشت آهوان – قوشه به یکدیگر می‌پیوندند. گسسمنان از شرق تا دامغان و از غرب تا دشتهای ده نمک – گرمسار امتداد دارد. این گسل چپ گرد است . 
گسلهای البرز غربی و آذربایجان 
گسل تبریز (T)

این گسل از شمال تبریز پس از گذشتن از خوی و ماکو به سمت کوههای آستارا در ترکیه ادامه می‌یابد . با توجه به اینکه در طول گسل تغییر روند مشاهده می‌شود، احتمالا این گسل می‌تواند از به هم پیوستن چند گسل حاصل شده باشد ، ولی به هر حال روند کلی آن شمال غربی – جنوب شرقی است و در امتداد گسل قم – زفره است . این گسل از جنوب شرقی به کوههای زنجان – سلطانیه می‌رسد و راستگرد است. 

زمین لرزه نتیجه? رهایی ناگهانی انرژی از داخل پوسته زمین است که امواج ارتعاشی را ایجاد می‌کند. زمین لرزه‌ها توسط دستگاه زلزله سنج یا لرزه نگار ثبت می‌شوند. مقدار بزرگی یک زلزله متناسب با انرژی آزاد زلزله است. زلزله‌های کوچکتر از بزرگای 3 اغلب غیر محسوس و بزرگتر از 6 خسارت‌های جدی را به بار می‌آورند.

در نزدیکی سطح زمین، زلزله به صورت ارتعاش یا گاهی جابجایی زمین نمایان می‌شود. زمانی که مرکز زمین‌لرزه در داخل دریا باشد،در صورت تغییر شکلزیاد و سریع بستر دریا باعث ایجاد سونامی می‌شود که معمولاً در زلزله های بزرگتر از بزرگای هشت اتفاق می افتد. ارتعاشات زمین همین‌طورریزش کوه و گاهی فعالیت‌های آتشفشانی را موجب می‌شوند.

در حالت کلی کلمه زمین لرزه هر نوع ارتعاشی را در بر می‌گیرد – چه ارتعاش طبیعی چه مصنوعی توسط انسان - که موجب ایجاد امواج ارتعاشی می‌شود. زمین لرزه‌ها اغلب نتیجه حرکت گسل‌ها هستند، و همین‌طور فعالیت‌های آتشفشانی، ریزش کوه‌ها، انفجار معدن‌ها، و آزمایش‌های هسته‌ای. نقطه? آغازین شکاف لرزه را کانون می‌نامند. مرکز زمین‌لرزه نقطه‌ای در راستای عمودی کانون و در سطح زمین است.

زمین لرزه نتیجه? رهایی ناگهانی انرژی از داخل پوسته زمین است که امواج ارتعاشی را ایجاد می‌کند. زمین لرزه‌ها توسط دستگاه زلزله سنج یا لرزه نگار ثبت می‌شوند. مقدار بزرگی یک زلزله متناسب با انرژی آزاد زلزله است. زلزله‌های کوچکتر از بزرگای 3 اغلب غیر محسوس و بزرگتر از 6 خسارت‌های جدی را به بار می‌آورند.

در نزدیکی سطح زمین، زلزله به صورت ارتعاش یا گاهی جابجایی زمین نمایان می‌شود. زمانی که مرکز زمین‌لرزه در داخل دریا باشد،در صورت تغییر شکلزیاد و سریع بستر دریا باعث ایجاد سونامی می‌شود که معمولاً در زلزله های بزرگتر از بزرگای هشت اتفاق می افتد. ارتعاشات زمین همین‌طورریزش کوه و گاهی فعالیت‌های آتشفشانی را موجب می‌شوند.

در حالت کلی کلمه زمین لرزه هر نوع ارتعاشی را در بر می‌گیرد – چه ارتعاش طبیعی چه مصنوعی توسط انسان - که موجب ایجاد امواج ارتعاشی می‌شود. زمین لرزه‌ها اغلب نتیجه حرکت گسل‌ها هستند، و همین‌طور فعالیت‌های آتشفشانی، ریزش کوه‌ها، انفجار معدن‌ها، و آزمایش‌های هسته‌ای. نقطه? آغازین شکاف لرزه را کانون می‌نامند. مرکز زمین‌لرزه نقطه‌ای در راستای عمودی کانون و در سطح زمین است.