عنوان : مطالعه یک مخلوط کنندهی فرکانسی(میکسر) در باند فرکانسی خیلی وسیع UWB با بهره گیری از تکنولوژی CMOS

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

مهندسی برق-الکترونیک

عنوان :

مطالعه یک مخلوط کنندهی فرکانسی(میکسر) در باند فرکانسی خیلی وسیع

UWB با بهره گیری از تکنولوژی CMOS

 

استاد راهنما :

دکتر فرخ حجت کاشانی

شهریور 1388

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
فهرست مطالب
 
چکیده……………………………………………………………………………………………………………………… 1
مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………… 2
 
.1 فصل اول سیستمهای فرا پهن باند 3……………………………………………………………… (UWB)
 
1.1 تاریخچه…………………………………………………………………………………………………………….. 4
 
UWB     1.2 در قوانین 5………………………………………………………………………………………… FCC
1.3 معرفی شمای 8………………………………………………………………………………………… DS-UWB
 
.2 فصل دوم مخلوطکنندههای فرکانسی 9……………………………………………………….. MIXER
 
2.1 تاریخچه……………………………………………………………………………………………………………. 10
 
2.2 انواع میکسر………………………………………………………………………………………………………. 11
 
2.3 کاربرد میکسر………………………………………………………………………………………………….. .. 12
2.4 عملکرد میکسر…………………………………………………………………………………………………. 12
 
2.4.1 میکسر به عنوان یک ضربکننده………………………………………………………………………………. .. 13
 
2.4.2 عملکرد میکسر به کمک یک سوییچ………………………………………………………………………….. 14
 
.3 فصل سوم مطالعه مقالات……………………………………………………………………………………. 16
 
3.1 ساختار اول :[1] یک میکسر UWB با تکنولوژی 17………………………………. 0.18ΜM RF CMOS
 
3.1.1 مدار تطبیق 18 ……………………………………………………………………………………………….. RF
3.1.2 مدار تغذیهی 18………………………………………………………………………………………………. LO
 
3.1.3 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 19
3.2 ساختار دوم:[2] میکسر کم توان و بهرهی بالا برای سیستم 21………………………………….. UWB
 
3.2.1 مطالعه مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 21
 
3.2.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 22
 
3.3 ساختار سوم:[3] میکسر و LNA ادغام شده CMOS ، 24………………………………… 3.1~10.6GHZ
3.3.1 مطالعه مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 24
 
3.3.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 24
3.4 ساختارچهارمLNA : [4] و میکسرUWB کمتوان باتکنولوژی 26…………………….. CMOS 0.18ΜM
 
3.4.1 مطالعه مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 26
 
3.4.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 27
 
3.5 ساختار پنجم : [5] یک میکسر تاشدهی کم توان برای سیستم UWB در تکنولوژی 29…… CMOS
3.5.1 مطالعه مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 29
 
3.5.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 30
3.6 ساختار ششم:[6] طراحی و تحلیل یک میکسر CMOS توزیع شده 31………………………….. UWB
 
3.6.1 مطالعه مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 32
3.6.2 نتایج به دست آمده…………………………………………………………………………………………….. 32
 
3.7 ساختار هفتم:[7]میکسر تا شدهی آینهای CMOS پهن باند کم توان 35 ………………………. UWB
 
3.7.1 مطالعه مدار میکسر……………………………………………………………………………………………… 35
3.7.2 نتایج به دست آمده از میکسر پیشنهادی……………………………………………………………………… 36
 
3.8 ساختار هشتم:[8] میکسر سوئیچ کننده-تاشده پهن باند با توان کمLO برای گیرندهی 37 .. UWB
 
3.8.1 مطالعه مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 38
 
3.8.2 نتایج حاصله از میکسر………………………………………………………………………………………….. 39
3.9 ساختار نهم:[9]میکسر ولتاژ پایین، خطی بالا در تکنولوژیCMOS برای گیرندهی 40………… UWB
 
3.9.1 مطالعه مدار میکسر……………………………………………………………………………………………… 41
3.9.2 نتایج به دست آمده از مدار میکسر…………………………………………………………………………….. 42
 
3.10   ساختار دهم:[10] میکسر پایینآورنده، تاشدهی بدون سلف کم ولتاژ در تکنولوژی 65NM
 
CMOS برای کاربردهای 44…………………………………………………………………………………….. UWB
3.10.1 مطالعه مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………………. 44
3.10.2 مطالعه نتایج حاصله………………………………………………………………………………………….. 45
 
.. 3. 11 ساختار یازدهم :[11] یک میکسر UWB کم نویز در تکنولوژی CMOS با بهره گیری از تکنیک بایاس
 
سوئیچ شده……………………………………………………………………………………………………………. 46
3.11.1 مطالعه مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………………. 47
3.11.2 مطالعه مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………………. 48
 
.4 فصل چهارم نتیجهگیری و پیشنهادات…………………………………………………………………. 50
 
4.1 میکسر سلول گیلبرت…………………………………………………………………………………………. 51
 
4.2 مطالعه روشهای مطرح شده…………………………………………………………………………………… 51
4.3 پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………. 53
 
فهرست منابع لاتین………………………………………………………………………………………………. 54
 
چکیده انگلیسی:………………………………………………………………………………………………………. 55
 
فهرست جدول ها
 
شماره
عنوان
صفحه
 
 
جدول -1 نتایج به دست آمده از ساختار 20…………………………………………………………… [1]
 
جدول -2 نتایج به دست آمده از ساختار 23…………………………………………………………… [2]
 
جدول -3 نتایج به دست آمده از ساختار 26…………………………………………………………… [3]
 
جدول -4 نتایج به دست آمده از ساختار 29…………………………………………………………… [4]
 
جدول -5 نتایج به دست آمده از ساختار 31…………………………………………………………… [5]
 
جدول -6 نتایج به دست آمده از ساختار 34…………………………………………………………… [6]
 
جدول -7 نتایج به دست آمده از ساختار 37…………………………………………………………… [7]
 
جدول -8 نتایج به دست آمده از ساختار 40…………………………………………………………… [8]
 
جدول -9 نتایج به دست آمده از ساختار 43…………………………………………………………… [9]
 
جدول -10 نتایج به دست آمده از ساختار 46………………………………………………………. [10]
 
جدول -11 نتایج به دست آمده از ساختار 49………………………………………………………. [11]
 
فهرست شکلها
 
شماره
عنوان
صفحه
 
 
شکل -1 طرح ماسک توان برای سیستم UWB بر حسب فرکانس 6……………. …………………………..
 
شکل -2 ماسک طیف شمای 8…………………………………………………………………. DS-UWB
 
شکل -3 ساختار گیرنده سوپر هترودین…………………………………………………………………… 10
 
شکل -4 میکسر به عنوان یک عنصر سه دهانه………………………………………………………….. 11
 
شکل -5 میکسر به عنوان یک ضرب کننده…………………………………………………………….. . 13
 
شکل-6 میکسر با ساختار تکی………………………………………………………………………………. 14
 
شکل -7میکسر ساختار متوازن تکی……………………………………………………………………….. 15
 
شکل -8ساختار میکسر……………………………………………………………………………………….. 17
 
شکل -9 منبع جریان امپدانس بالا بهره گیری شده برای تزریق بار…………………………………….. 18
 
شکل -10 مدار تطبیق UWB برای سیگنال ورودی 18……………………………………………. RF
 
شکل -11 مدار تغذیهی 19……………………………………………………………………………….. LO
 
شکل -12 بهرهی توان میکسر شامل طبقهی بافر……………………………………………………….. 19
 
شکل -13 تلف بازگشت ورودی 20………………………………………………………………………. RF
 
شکل -14 مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………….. 22
 
شکل -15 بهره تبدیل و ایزولاسیون پورت به پورت برحسب فرکانس………………………………. 22
 
شکل -16 توان خروجی IF برحسب توان 23…………………………………………………………. RF
 
شکل DSB NF -17 برحسب فرکانس 23……………………………………………………………. LO
 
شکل -18 شماتیک LNA و میکسر ادغام شده پیشنهادی…………………………………………… 24
 
شکل S11 -19 شبیه سازی شده………………………………………………………………………….. 25
 
شکل -20 بهره تبدیل توان شبیه سازی شده بر حسب فرکانس 25………………………………. RF
 
شکل SSB NF -21 شبیه سازی شده برحسب فرکانس 25………………………………………. RF
 
شکل -22 بلوک دیاگرام گیرنده 26…………………………………………………………………. UWB
 
شکل -23 دیاگرام شماتیک میکسر پایین آورنده……………………………………………………….. 27
 
شکل -24 دیاگرام شماتیک تقویت کننده بعد از میکسر………………………………………………. 27
 
شکل -25 بهره تبدیل اندازه گیری شده باند پایین و بالا میکسر…………………………………….. 28
 
شکل IIP3 -26 اندازه گیری شده میکسر……………………………………………………………….. 28
 
شکل NF -27 اندازهگیری شده در هر دو باند میکسر………………………………………………… 28
 
شکل -28 شماتیک مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………. 30
 
شکل -29 بهره تبدیل اندازه گیری شده برحسب فرکانس 30……………………………………… RF
 
شکل OIP3 -30 اندازه گیری شده بر حسب فرکانس 31………………………………………….. RF
 
شکل -31 شماتیک مدار میکسر UWB جدید…………………………………………………………. 32
 
شکل -32 بهره تبدیل میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………. 33
 
شکل -33 نتایج اندازه گیری آزمایش دو تن برای 33……………………………………………… IIP3
 
شکل -34 دامنه ضریب انعکاس ورودی در پورت 34…………………………………………………. RF
 
شکل NF -35 اندازه گیری شده مدار میکسر توزیع شده دو طبقه پیشنهادی…………………. .. 34
 
شکل -36 شماتیک میکسر پهن باند.((a بالن ورودی/طبقه (b).gm سوئیچ و تقویت کننده آینه
 
جریان.((c بالن خروجی.((d شبکه تطبیق 35 ……………………………………………………………… LO
 
شکل -37 بهره تبدیل و NF اندازه گیری شده…………………………………………………………. 36
 
شکل P1dB -38 ورودی و IIP3 اندازه گیری شده میکسر پیشنهادی……………………………. 37
 
شکل -39 طیف تخصیص یافته به مخابرات 37…………………………………………………… UWB
 
شکل -40 شمای میکسر سوئیچ کننده تا شده CMOS پهن باند.((a سوئیچ و طبقه خروجی.((b
 
طبقه رسانایی متقابل………………………………………………………………………………………………… 38
 
شکل -41 شبکه R-L برای عملکرد پهن باند. (a) شماتیک مدار (b) مدل سیگنال کوچک….. 39
 
شکل -42 تلف بازگشت ورودی……………………………………………………………………………… 39
 
شکل -43 بهره تبدیل اندازه گیری شده………………………………………………………………….. 39
 
شکل P1dB -44 ورودی و IIP3 اندازه گیری شده میکسر پیشنهادی……………………………. 40
 
شکل -46 مدارات طبقه رسانایی متقابل………………………………………………………………….. 42
 
شکل -47 نتیجه S11 اندازه گیری شده…………………………………………………………………. 42
 
شکل -48 بهره تبدیل اندازه گیری شده………………………………………………………………….. 43
 
شکل -49 نتیجه اندازهگیری 43……………………………………………………………………….. IIP3
 
شکل -50 شماتیک مدار سادهشده میکسر تاشده پیشنهادی………………………………………. .. 45
 
شکل -51 بهره تبدیل اندازه گیری شده، P1dB ورودی و IIP3 با توان LO برابر 45….. 1dBm
 
شکل NF -52 اندازهگیری شده (a) نویز سفید در IF=50MHz و (b) نویز فلیکر برای فرکانس
 
های متفاوت 46…………………………………………………………………………………………………….. LO
 
شکل -53 توپولوژی میکسر CMOS، UWB پیشنهادی با بهره گیری از بایاس سوئیچ شده……. 47
 
شکل DSB NF -54 شبیه سازی شده در باند 48……………………………… (6.600-6.846 ) 7
 
شکل DSB NF -55 شبیه سازی شده برای فرکانس 4MHz :IF برای چهار توپولوژی متفاوت
 
48…………………………………………………………………………………………………….. …………………………..
 
شکل -56 بهره تبدیل شبیه سازی شده………………………………………………………………….. 49
 
شکل -57 توپولوژی میکسر نوع گیلبرت متداول………………………………………………………… 51
 
 
چکیده:
 
امروزه بهکار بردن میکسرهای فرکانس بالا در سیستم های ارتباطاتی بدون سیم، دارای اهمیت خاصی میباشد. اجرای میکسرهای پایین آورنده1 در گیرندهها به لحاظ وجود نویز و تضعیف در سیگنال دریافتی از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد. ساختارهای متفاوت مخلوط کنندههای فرکانسی (میکسرها) که در سالهای اخیر برای کاربرد در سیستمهای فرا پهن باند (UWB) با رنج فرکانسی 3.1~10.6GHz ، معرفی شدهاند، مطالعه گردیده. تمرکز ما در اینجا بر روی ساختارهای مبتنی بر تکنولوژی CMOS میباشد. در این ساختارها کوشش بر بهبود پارامترهای مورد نیاز برای سیستمهای
 
UWB میباشد، هر یک از این روشها مزایا و معایبی دارند که به آنها نیز توجه گردیده می باشد. با در نظر داشتن نیاز میتوان از هریک از این ساختارها برای اجرای بلوک میکسر در گیرندهها (و یا فرستندههای) مخابرات پهن باند بهره گیری نمود.
 
مقدمه:
 
مخابرات UWB برای اولین بار در دههی 1960 معرفی گردید و برای رادار، حسگر، مخابرات نظامی و کاربردهای زیست شناسی در 20 سال بعد از آن به کار رفت. در سال 2002، FCC1 رنج فرکانسی 3.1~10.6GHz را برای کاربردهای UWB باز نمود و توان انتقال آنرا به -41.3dBm محدود نمود، 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 المانها در سیستمهای UWB
بسیار متفاوت و چالشساز می باشد.
 
یکی از المانهای مهم در گیرندههای UWB میکسرها هستند. میکسرها برای تبادل اطلاعات بین تعداد زیادی کانال مشابه UWB RF و از طریق آنتنها تأثیر کلیدی دارند. میکسر، در واقع یک مبدل فرکانس می باشد که در مدارات مخابراتی وظیفه تبدیل(ویا ترکیب) سیگنال از یک فرکانس به فرکانس(های) دیگر را به عهده دارد. اهمیت این عملکرد هم به وضوح در تهیه و تامین فرکانسهای کاری مناسب با پایداری و نویز مطلوب می باشد. میکسر میبایستی: (1 بهرهی تبدیل بالا، که اثرات نویز در طبقات بعدی را کاهش دهد. NF (2 کوچک، که LNA را از داشتن یک بهرهی بالا راحت کند. (3
 
خطی بودن بالا، که رنج دینامیک گیرنده را بهبود ببخشد و سطوح اینترمدولاسیون2 را کاهش دهد. هر کارایی بایستی توسط مصالحه در طراحی میکسر بهدست آید. میکسر سلول گیلبرت با بعضی تغییرات در ساختار آن نتایج قابل قبولی برای کاربرد در سیستمهای UWB به دست میدهد.
 
مقصود ما در این سمینار مطالعه ساختارهای مناسب میکسر جهت بهره گیری در سیستمهای فراپهن باند UWB با بهره گیری از تکنولوژی CMOS می باشد. برای این مقصود آغاز سیستم های UWB در فصل اول مطالعه میگردند. سپس در فصل دوم میکسرهای گوناگون مورد بحث قرار گرفته و کاراییهای آنها مقایسه می گردد. در فصل سوم یازده مقالهایی در این زمینه را که در سالهای اخیر طبع رسیده می باشد تک تک مطالعه کرده و در انتها در فصل چهارم نتایج به دست آمده و مزایا و معایب هر روش اظهار میگردد.
 
 
.1 فصل اول
 
سیستمهای فرا پهن باند (UWB)
 
1.1   تاریخچه
 
در طول دهههای اخیر پیشرفت سریع ارتباطات باعث ایجاد تقاضا برای قطعات بهتر و ارزانتر و همچنین تکنولوژیهای پیشرفتهتر شده می باشد. افزایش تقاضا برای انتقال سریع و افزایش نرخ اطلاعات در عین مصرف کم توان تاثیرات شگرفی را بر تکنولوژی ارتباطات ایجاد کرده می باشد. در هر دو بخش مخابرات بیسیم وسیمی این گرایش منجر به استفادهی هرچه بیشتر از مدولاسیونهایی با استفادهی بهینهتر از طیف فرکانسی ویا افزایش پهنای کانالها گشته می باشد. این روشها به همراه روش های مهندسی برای کاهش توان، به مقصود تولید تراشههای ارزان و با مصرف توان کم در صنعت بهره گیری می گردد.
 
افزایش وگسترش استانداردها نه تنها باعث شده که سیستمها با طیفهای شلوغتری از لحاظ فرکانسی روبرو باشند بلکه باعث شده می باشد تا سیستمها به سوی چند استاندارده بودن سوق داده شده و قابلیت انطباق با استانداردهای مختلف را داشته باشند. در حقیقت این پیشرفت تکنولوزی منجر به طراحی و تولید دستگاههایی شده می باشد که قابلیت کارکرد در باندهای وسیعتری را داشته باشند، مانند تکنولوژی فرا پهن باند . (UWB)
 
تکنولوژی فرا پهن باند (UWB) به شیوهی کاملاً متفاوتی از سایر تکنولوژی ها از باند فرکانسی بهره گیری می ‌کند. این سیستمها از پالسهای باریک و پردازش سیگنال در حوزهی زمانی برای انتقال اطلاعات بهره گیری میکنند، به این شکل سیستم های فرا پهن باند (UWB) قادرند در بازهی زمانی مشخص اطلاعات بیشتری را نسبت به سیستمهای قدیمیتر منتقل کنند زیرا حجم انتقال اطلاعات در سیستمهای مخابراتی به صورت مستقیم با پهنای باند تخصیص یافته و لگاریتم (Signal to SNR Noise Ratio) متناسب می باشد.
 
میتوان گفت که اولین سیستم بیسیم که توسط گاگلیرمو مارکونی در سال 1987 نمایش داده گردید، خصوصیات رادیوی فراپهنباند را دارد. اولین فرستندههای جرقهای مارکونی فضای زیادی از طیف را از فرکانسهای بسیار پایین تا فرکانسهای بالا را اشغال می کردند. همچنین این سیستمها به گونه غیراتوماتیک از پردازش زمان بهره گیری مینمودند. زیرا کد مورس توسط اپراتورهای انسانی ارسال و دریافت می گردید .
 
پایه و اساس سیستمهای جدید فراپهنباند در دهه 80 توسط راس و با کار انجام شده در مرکز تحقیقاتی Sperry بنیان گذاشته گردید. تأکید بر بهره گیری از UWB به عنوان یک ابزار تحلیلی برای کشف خصوصیات شبکههای مایکروویو و خصوصیات ذاتی مواد بود. این تکنیکها به گونه منطقی گسترش یافتند تا تحلیل و تولید تجربی المان های آنتن را انجام دهند. موفقیتهای اولیه باعث تولید سیستمی خانگی گردید تا خصوصیات پاسخ ضربه اهداف یا موانع را اندازهگیری کند.
 
این رویکرد بهره گیری از رادارهای کوتاهبرد، نیاز به محفظه بدون انعکاس برای مطالعه اهداف رادار را برطرف نمود، زیرا انعکاسهای ناخواسته از دیوارها و سقفها را میتوان با تکنیک های گیت زمانی حذف نمود. بهره گیری از UWB، و تکنیکهای پردازش حوزه زمان آن، نیاز بزرگی را در اوایل دوره ظهور
 
کامپیوتر برطرف نمود. مدارهای منطقی پرسرعت، در حد نانو ثانیه در اواخر دهه 60 و اوایل دهه 70،
 
دستیابی به سرعتهای بالاتر را ممکن ساخت. اما لازم بود که حجم زیادی از اطلاعات میان پردازنده اصلی کامپیوتر و تجهیزات ورودی و خروجی متعدد منتقل گردد. این مشکل با تکنیک های پردازش حوزه زمان و ارسال چندین سیگنال روی خط ارتباطی حل گردید. تکنیک فوق توسط راس و همکارانش اختراع و به ثبت رسید. این اختراع عاملی کلیدی در مخابرات UWB گردید. از این مرحله تا ایجاد مخابرات بیسیم UWB راه زیادی نیست.
 
پیشرفتهای دیگر در دههی 70 باعث پیدایش اصول لازم برای توصیف و تولید کامل رشته الکترومغناطیس حوزه زمان گردید. در دهههای 80 و 90، الکترومغناطیس حوزه زمان به مخابرات بیسیم و به خصوص مخابرات راه نزدیک و محیط های چند مسیره و متراکم اعمال میشد. شاتز این کاربری را با جزئیات اظهار کرده و مزایا و معایب آن را شناخته می باشد. او نشان داد که میتوان تعداد زیادی از این سیستمها را در یک مکان به کار انداخت و سیگنالهای پهنباند به مراتب بیشتر از سیگنالهای باریکباند نسبت به آثار مخرب چندمسیری مصونیت دارند.
 
یکی از کاربردهای بالقوه مخابرات UWB ارائه خدمات به کاربرهای متعدد در محیطهای چندمسیره می باشد، اما چالش سیستم، همزیستی آن در طیف رادیویی شلوغ فعلی می باشد. مزایای این سیستم ممکن می باشد بر معایب آن نچربد، و شاید دیگر روشهای بی سیم در محیطهای چند مسیره و متراکم به خوبی روش فوق کار کنند. دیگر کاربرد مهم روش فوق در حسگرها می باشد، مثلا رادارهای تفکیک بالا و کوتاهبرد. این کاربرد نیاز بسیار کمتری به پردازش سیگنال دارد و مدارهای الکترونیکی بسیار سادهتری نیز دارد اما به اندازهی دیگر سیستمهای پیچیده مخابراتی جلب توجه نکرده می باشد.
 
یکی از اولین کاربردهای آن، رادارهای نفوذ در زمین بود. در سال 1974، موری، یک رادار به نام خود ثبت نمود که به دلیل بهره گیری از باند بسیار پهنی از فرکانسها، میتوانست حدود یک تا چند متر در زمین نفوذ کند. این امتیاز بعدها باعث یک موفقیت تجاری گردید.
 
UWB  1.2 در قوانین FCC1
 
در سال 2002، FCC رنج فرکانسی 3.1~10.6Ghz را برای کاربردهای UWB باز نمود و در اولین گام FCC توان خروجی سیستمهای UWB را به -41.3dBm/MHz محدود نمود، این محدودیت این امکان را برای سیستم های UWB ایجاد می ‌کند که بدون اینکه توان سیگنال خروجی آنها توسط سیستمهای باند باریک مجاور احساس گردد از پهنای باند وسیعی برای انتقال اطلاعات خود بهره گیری کنند. محدودیتهایی که برای توان انتشار این سیستمها ایجاد گردید ، اکثراً محدودیتهایی بودند که برای حفاظت از سیستم GPS و سایر سیستمهای دولتی که در باند فرکانسی 690MHZ~1610MHz
 
کار میکنند مطرح شده بود. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده می باشد این ماسک توان همچنین
 
برای سایر سیستمهای دولتی که عملکرد آنها در فاصلهی 3.1GHz~10.6GHz یعنی باندی که برای کاربرد داخلی UWB تعریف شده می باشد نیز کاربرد دارد.
 
شکل -1 طرح ماسک توان برای سیستم UWB بر حسب فرکانس
 
بنا به تعریف FCC پهنای -10dB یک سیگنال UWB بزرگتر از %25 فر کانس مرکزی یا بزرگتر
 
از 1.5GHz میباشد. سیستمهای فرا پهن باند با عرض باند بیش از 7GHz در بازه فرکانسی 3.1GHz~10.6GHz با سطح توان مجاز -41.3dBm/MHz فعالیت میکنند. هر کانال رادیویی در این سیستمها بسته به فرکانس مرکزی خود میتواند عرض باندی بیش از 500MHz داشته باشد. طرح
 
انتقال OFDM1 به عنوان اولین کاندیدا برای UWB در مارچ 2003 در جلسهی گروهی IEEE 802.15.3a مطرح گردید.
 
روش دیگری که برای انتقال مطرح شده بهره گیری از ارسالهای پالس بسیار کوتاه به همراه مدولاسیون قطبی می باشد. مهمترین علت های بهره گیری از استاندارد IEEE 802. 15.3a برای انتقال طرح چند بانده2 به تبیین زیر می باشد:
 
(1 انعطاف پذیری طیفی: بهره گیری از طرح چند بانده این امکان را برای سیستمها فراهم می ‌کند که بتوانند به صورت همزمان با سیستمهای قدیمیتر کار کنند در حالیکه تخصیص یک باند پیوسته با استانداردهای قدیمی ممکن می باشد محدودیتهای زیادی ایجاد کند.
 
(2 انرژی جمع آوری شده در هر بازه فرکانسی با افزایش پهنای باند افزایش می یابد، در نتیجه ترجیح بر کاهش تعداد این بازههای فرکانسی می باشد.
 
(3 پهنای باند کم در گیرنده ها به کاهش مصرف توان میکسر و نیاز به خطی بودن آن کمک می کند.
 
(4 یک ساختار تماًما دیجیتال برای پردازش سیگنال نسبت به یک ساختار تک بانده در همان باند فرکانسی قابل دسترستر میباشد.
 
(5 شکل دهی آسانتر پالسها در فرستنده: ترکیب پالسهای طولانیتر در فرستندهها به سادگی انجام میشود، همچنین اندازه اعوجاج سیگنالها به هنگام عبور از تراشهها کاهش محسوسی مییابد.
دو طرح کلی در یک سیستم انتقال چند بانده موجود می باشد: طرح پالسی وطرح .MBOA1
 
گروه کاری IEEE 802. 15.3a در حال حاضر بر روی گسترش استانداردهای مربوط به UWB
 
برای تخصیص و بهره گیری از باند وسیع فرکانسی آن کار می ‌کند. از دو روش گفته شده در بالا طرح چند بانده MBOA از مدولاسیون تقسیم فرکانسی قائم2 در باند فرکانسی با پهنای باند 528MHz برای انتقال اطلاعات بهره گیری می ‌کند. با وجود اینکه این روش، راه حل مناسبی برای حل مشکل تداخلات چند مسیره می باشد اما از طرف دیگر احتیاج به سیستمهای پیچیدهتر با اندازه خطی بودن بیشتر و یا یک سیستم کدینگ دارد.
 
طرح دنباله مستقیم3 در استاندارد IEEE 802. 15.3a از ارسال پالسهایی با پهنای باند 2.1GHz که بوسیلهی سوئیچزنی باینری مدوله شدهاند بهره گیری می کند. با این تفاصیل این سیستم نیز به همان اندازه سیستمهای قبلی از پیچیدگی و مصرف توان برخوردار می باشد.
 
به دلیل آنکه سیستمهای UWB سیستمهایی با همپوشانی فرکانسی نسبت به تداخلات داخلی باند میباشند طبق استاندارد FCC توان خروجی بسیار کمی نسبت به سیستمهای فرکانسی باند باریک با باند فرکانسی یکسان دارند. پس برعکس اثرات تداخلی بسیار کمی که سیگنالهای UWB بر روی سیستمهای باند باریک دارند خود به شدت تحت تاثیر این سیستمها قرار میگیرند، به عنوان مثال برای جلوگیری از تداخل سیگنال های یک سیستم 802.11 در فاصله یک متری و دمدولاسیون یک سیگنال
 
UWB در فاصلهی ده متری، احتیاج به 65dB تضعیف در صورت عدم وجود فیلترینگ در بخش باند
 
 
پایه داریم. برای جلوگیری از چنین تداخلاتی سیستمهای UWB معمولاً باند U-NII (5.725GHz~5.825GHz) را فیلتر کرده و از آن بهره گیری نمیکنند.
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
تعداد صفحه : 75
قیمت : چهارده هزار تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود سمینار کارشناسی ارشد مهندسی مخابرات سیستم: رادارهای فرکانس بالا

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

دسته‌ها: مهندسی برق