در این پایان نامه تحت عنوان " طراحی و ساخت فیلتر پایین گذر مایکرواستریپ برای بخش باند پایه گیرنده های موج میلی متری"، ابتدا مدل جدید رزوناتور سنجاقی بهبود یافته، با نام انتخابی رزوناتور سنجاقی پیچ خورده نامتقارن، به منظور طراحی فیلترهای پایین گذر پیشنهاد و ارائه می شود. در ادامه مدار معادل رزوناتور پیشنهادی مورد بررسی قرار می گیرد. حالت اولیه این رزوناتور به صورت خطوط انتقال کوپل شده با عرض یکسان می باشد، اما به منظور داشتن درجه آزادی بیشتر در کنترل کردن صفر و قطب های این رزوناتور، خطوط انتقال کوپل شده نامتقارن، پیشنهاد شده است. سپس به منظور بهبود پاسخ در باند توقف و همچنین کاهش باند گذار، دو شکاف عرضی به یکی از خطوط کوپل شده اعمال می شود. رزوناتور به دست آمده دو ضعف اساسی رزوناتور سنجاقی که شامل: 1- تدریجی بودن پاسخ در باند گذار 2- وجود هارمونیک در باند توقف، می باشد را به خوبی برطرف کرده است. با استفاده از رزوناتور طراحی شده دو فیلتر با ویژگی های مورد نظر با فرکانس های قطع 1.69 و3 گیگا هرتز طراحی شده است. این فیلترها دارای پهنای باند نسبی باند توقف وسیع، فاکتور تضعیف بالا، اندازه نرمالیزه شده کم و همچنین شیب پاسخ بسیار تیز در باند گذار می باشند. فیلتر طراحی شده با فرکانس قطع1.69 گیگا هرتز بر روی زیرلایه از نوع 5880 rt/duroid که دارای ضخامت 0.254 میلی متر و ثابت دی الکتریک نسبی 2.2 می باشد، به صورت عملی ساخته شده و پارامترهای آن جهت مقایسه با مقادیر تئوری اندازه گیری شده است. نتایج ساخت و اندازه گیری این فیلتر، انطباق خوبی با نتایج شیبه سازی از خود نشان می دهد.

هدف از این پایان نامه طراحی، شبیه سازی و ساخت بخش rf رادار uwb m-sequence است که محدوده فرکانسی سیستم ساخته شده از 6/3 تا ghz4/4 است و از قطعات تجاری در دسترس در بازار ایران استفاده شده است. از ویژگی های بخش rf ساخته شده می توان به ارسال و دریافت mhz800 اطلاعات باند پایه شامل دامنه و فاز اشاره نمود. دستیابی به چنین پهنای باندی برای ارسال و دریافت مستلزم داشتن مدولاتور و دمدولاتوری با ورودی و خروجی با پهنای باند mhz800 است اما قطعات تجاری یعنی مدولاتور با پهنای باند ورودی mhz500 و دمدولاتور با پهنای باند خروجی mhz400 وجود دارد بنابراین باید به دنبال راه کاری برای حل این مشکل بود. برای حل این مشکل از دو مدار فرستنده و گیرنده موازی برای ارسال و دریافت استفاده شد که هر مدار وظیفه ارسال و دریافت نیمی از پهنای باند را داشت. برای ارسال و دریافت این پهنای باند از دو مدولاتور و دمدولاتور iq با پهنای باند ورودی و خروجی mhz 400 استفاده شده است. البته میکسر با پهنای باند ورودی حدود ghz1 موجود است اما چون میکسر توانایی ارسال و دریافت اطلاعات فاز و دامنه را ندارد و چون اطلاعات فاز و دامنه دارای اهمیت است بنابراین از مدولاتور و دمدولاتور iq استفاده شده است.

تقویت کننده ی متوازن که مورد بحث ما در اینجا نیز می باشد، شامل دو کوپلر 90 درجه و هم چنین دو تقویت کننده ی همسان می باشد. ایده ی طراحی چنین مداری از آنجا آغاز می شود که برای داشتن تلف بازگشتی در ورودی و خروجی مدار و تغییرات آن با تغییرات عدد نویز مدار، شامل تقویت کننده ی تکی اصولاً دچار مشکل می باشیم. از آنجا که تلف بازگشتی مطلوب در ورودی و خروجی و هم چنین داشتن عدد نویز بهینه، مطلوب ما در طراحی این نمونه از تقویت کننده ها می باشد، لذا داشتن مداری با تغییرات خوش رفتار این پارامترها، الزاماً ما را به طراحی مدار با داشتن کوپلر سوق می دهد. در تقویت کننده ی متوازن، سیگنال ورودی به کوپلر 90 درجه، به دو بخش مساوی تقسیم شده و به هر شاخه ی شامل تقویت کننده می رود، بنابراین تلف بازگشتی نیز بصورت محسوسی مدیریت می شود. در نتیجه این کار، یعنی تلف بازگشتی، چه در ورودی و چه در خروجی با تغییرات عدد نویز مدار، مطلوب ما خواهد بود.

در این پایان نامه، روشی نوین برای تشخیص خطا و تشخیص محل خطا در اسیلاتورهای کنترل شونده با ولتاژ ارائه شده است. برای این کار از روش های موسوم به dft و تکنیک های رایج در تست مدارهای آنالوگ الهام گرفته شد. خطاهای محتمل در پیکربندی تعریف شد و بر اساس آن کتابخانه خطا برای تمام کلاس ها استخراج و جمع آوری گردید. از شبکه عصبی مصنوعی به عنوان مکانیزم هوشمند در دسته بندی اطلاعات استفاده شد و به کمک آن تمام بازه ی محتمل خطاها تحت پوشش قرارگرفته و محل خطای رخ داده بدرستی تشخیص داده شد. همچنین سیگنال مقاومت منفی را توسط ژنراتورکمکی تولید کرده و توسط استخراج این سیگنال که حاوی اطلاعات کافی در زمینه پیکربندی و وضعیت سیستم است، موفق به شناسایی پیکربندی سیستم و تشخیص محل خطا شدیم. پیاده سازی روش تشخیص محل خطای پیشنهادی، بر روی دو پیکربندی از اسیلاتورهای کولپیتس و هارتلی به صورت شبیه سازی انجام گردید. در مرحله عملی نیز این روش، بر روی اسیلاتوری از خانواده ی کولپیتس پیاده-سازی شد. در مرحله شبیه سازی، اسیلاتور کولپیتس در بازه ی فرکانسی 140-160 mhz نوسان کرده و مدل خطای آن، احتمال رخ دادن 22کلاس مختلف را پیش بینی می کند. اجرای روش پیشنهادی توسط کتابخانه خطا و دسته بندی کننده شبکه عصبی، خطاهای احتمالی را در 18کلاس تشخیص محل داد. و در روش پیشنهادی با استفاده از پردازش سیگنال مقاومت منفی، موفق به تشخیص محل تمام خطاهای محتمل به صورت جداگانه شدیم. اسیلاتور هارتلی نیز در بازه ی 90-100 mhz نوسان کرده و از مجموع 23کلاس احتمالی، 19 کلاس توسط شبکه عصبی و 23کلاس توسط پردازش سیگنال مقاومت منفی تفکیک می شوند. در مرحله ی عملی، اسیلاتوری از خانواده کولپیتس توسط تقویت کننده jfet در بازه فرکانسی 50-80 mhz ساخته شد و روش پیشنهادی تشخیص محل خطا بر روی آن اعمال گردید. این روش تمام خطا های محتمل را در قالب 17 کلاس موفق به تشخیص محل شد. شبیه سازی های اسیلاتورهای فرکانس بالا توسط نرم افزار serenade v8.7 از شرکت ansoft انجام پذیرفت و پیکربندی شبکه عصبی مصنوعی توسط نرم افزار matlab انجام شد. در قسمت عملی، برای نمونه برداری های ولتاژ و جریان از اسیلوسکوپ tektronix مدل tds2022c استفاده کردیم. نتایج تشخیص دهنده ی خطای هوشمند پیشنهادی، در موارد شبیه سازی و عملی، نشان از توانا بودن این روش برای تشخیص محل خطا برای مدل خطای ارائه شده در اسیلاتورهای مختلف می باشد.

در این پایان نامه به نحوه ی طراحی آنتن رفلکتور با سطح شکل داده شده پرداخته می شود. آنتن های رفلکتوری شکل داده شده با یک آنتن تغذیه به دلیل عدم نیاز به شبکه تغذیه پیچیده یک کاندید بسیار مناسب برای ماهواره ی geo بومی می باشند. در سال های اخیر، این آنتن ها در بسیاری از ماهواره ها جایگزین آنتن های رفلکتوری چند بیمه که نیازمند یک شبکه پیچیده beam forming می باشند، می شوند. در این آنتن ها ابتدا شکل جبهه موج که منطبق با سطح مقطع بیم شکل یافته است تحلیل می شود. سپس شکل رفلکتور بر اساس شکل جبهه موج و قانون مسیر نور تعیین می شود. هنگامی که یک جبهه موج با مشکل مناسب و یک نقطه از یک رفلکتور داده شود، شکل رفلکتوری که موج کروی را به جبهه موج مورد نظر تبدیل می کند بدست می آید. در این پروژه از بسط فوریه – ژاکوبی که از جمله روش های مستقیم در بسط رویه آنتن به شمار می رود، به منظور ایجاد الگوی تشعشعی شکل یافته استفاده شده است. تحلیل آنتن مورد نظر با روش نور فیزیکی انجام گرفته و در آخرین مرحله نیز از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی ضرایب فوریه - ژاکوبی برای رسیدن به آنتن رفلکتوری با سطح شکل داده شده با پترن تشعشعی مورد نظر استفاده شده است که نتایج شبیه سازی های انجام شده، صحت طراحی انجام شده و دستیابی به پترن تشعشعی هدف را تایید می کنند.

دراین پایان نامه تحت عنوان "طراحی و ساخت فیلتر میان گذر مایکرواستریپ با قابلیت تنظیم فرکانس مرکزی "، یک فیلتر مایکرواستریپ میان گذر قابل تنظیم با تلفات عبوری کمتر از 2db به همراه دو گذار از صفر در لبه های باند عبور ارائه می شود. ساختار پیشنهادی برای این فیلتر متفاوت از ساختار متداول فیلترهای شانه ای است. با توجه به تعاریف پهنای باند نسبی که برای این گونه فیلترها تعریف می شود طراحی و شبیه سازی فیلتر برای سه نوع پهنای باند نسبی ثابت، افزایشی و کاهشی انجام می شود و در نهایت فیلتر با پهنای باند نسبی ثابت بر روی برد ro4003 با ضریب گذردهی الکتریکی 3/38 و ضخامت 32 میلی اینچ ساخته می شود. برای تنظیم این فیلتر از دو دیود ورکتور استفاده شده است. محدوده ی تغییر فرکانس مرکزی از 770 تا 1300 مگاهرتز می باشد. عرض باند نسبی فیلتر در محدوده تغییرات فرکانس مرکزی برابر %11 می باشد و با تغییر فرکانس مرکزی تغییر نمی کند. افت عبوری فیلتر در کل بازه ی تنظیم کمتر از 2db و تلفات بازگشتی برای همین بازه کمتر از 10db می باشد. نتایج به دست آمده از شبیه سازی واندازه گیری برهم منطبق می باشند.

در این پایان نامه یک نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژ کم نویز در باندs و به کمک نرم افزارهای serenade و ads طراحی، شبیه سازی و ساخته شده است. نوسان ساز کنترل شونده باولتاژِ ارائه شده از نوع کولپیتس و با ساختار پوش-پوش است. ضریب کیفیت عامل تعیین کننده در نویز فاز نوسان ساز است. با افزایش فرکانس دستیابی به مشدد با ضریب کیفیت بالا، مشکل می شود. این مسئله از جمله چالش های اساسی در دسترسی به نوسان ساز با نویز فاز کمتر در فرکانس های بالاتر است. در دو نوسان ساز مجزایی که کوپل شده و در مود فرد کار می کنند هارمونیک های فرد طیف سیگنال خروجی حذف می شوند و هارمونیک زوج در خروجی، قابل دسترس است. دسترسی به هارمونیک دوم در خروجی دو نوسان ساز کوپل شده راه حلی برای دستیابی به نوسان ساز کم نویز در فرکانس های بالاتر است. در این پایان نامه و در فصل های 1 و 2، به شرط های لازم برای شروع نوسان، پیکربندی های متفاوت نوسان سازها و مقایسه ی مشدد های گوناگون، پرداخته شده است. در ادامه و در فصل های 3و4 به معرفی نویز در نوسان سازها و راه های کاهش آن از جمله پیکربندی پوش-پوش پرداخته شده است. در فصل پنجم یک نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژ از نوع پهن باندو کم نویز، با ساختارکولپیتس طراحی شده است. انتخاب نوع کولپیتس برای نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژِکم نویز طراحی شده، پایین بودن نویز فاز به دلیل شکل پالسی جریان کلکتور است. همچنین قابل ملاحظه بودن خازن های فیدبک موازی در مقایسه با خازن های پارازیتیک ترانزیستور در ساختار کولپیتس مانع از اثر نامطلوب خازن های پارازیتیک در فرکانس های بالا است. در این طرح، محدوده فرکانس-خروجی برای نوسان ساز مجزای طراحی شده به میزان یک اکتاو و ازghz 0.86تاghz 1.8 است. میزان نویز فازخروجی بهتر از dbc/hz 98- در فاصله ی khz 100 از حامل است. در انتها و در فصل پنجم نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژ طراحی شده با ساختار پوش-پوش، کوپل شده است که بهبود هرچه بیشتر نویز فاز انجام شود. محدوده ی فرکانس خروجی نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژ با ساختار پوش-پوش ازghz 1.8تاghz3.6 است. بدون در نظرگرفتن نویز حلقه ی قفل فاز به طور متوسط در کل باند نویز فاز نوسان ساز کوپل شده به میزان db6 بهتر از نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژِ مجزا است.