طراحی بهینه و تحلیل خطا و نویز فاز شیفت دهنده فاز توزیعی mems برای باند فرکانسی ku
چکیده
شیفت دهنده های فاز مایکروویو از اجزای اصلی آنتن های آرایه فازی برای کاربردهای راه دور و راداری اند. در حال حاضر، شیفت دهنده های فاز با استفاده از مواد فریت، ترانزیستور اثر میدانی، دیود پین و mems ساخته می شوند. در این میان، سوئیچ های mems منجر به ساخت شیفت دهنده های فاز کم اتلاف در کلیه فرکانس ها، بخصوص از 8 تا 100 گیگاهرتز می گردند. همچنین، از آن جایی که سوئیچ های mems، خازن وضعیت-بالای خیلی کوچکی دارند، منجر به عملکرد باند وسیع تری نسبت به طراحی های با استفاده از ادوات حالت-جامد می گردند. شیفت دهنده های فاز mems همچنین منجر به کاهش چشمگیر مصرف توان dc در آرایه های فازی بزرگ، بخصوص در سیستم های فقط-گیرنده می شوند. در نهایت، شیفت دهنده های فاز mems می توانند مستقیما با آنتن بر روی زیرلایه سرامیک، کوارتز یا تفلون ساخته شوند که در نتیجه منجر به آرایه های فازی ارزان می گردد. در این پایان نامه، ابتدا کاربردهای متنوع شیفت دهنده های فاز مایکروویو بررسی شده و سپس بدقت، انواع توپولوژیهای تحقق شیفت دهنده های فاز با مثال بررسی گردیده است. همچنین، در هر مورد به مزایا، معایب و ترفندهای بهبود عملکرد از دیدگاههای مختلف پرداخته شده است. سپس، به دسته مهمی از شیفت دهنده های فاز، یعنی شیفت دهنده های فاز گسترده (توزیع شده)، که بدلیل پهن باند بودن از محبوبیت زیادی برخوردارند پرداخته ایم. آنگاه، هر دو نوع شیفت دهنده فاز آنالوگ و دیجیتال بررسی شده اند. قسمت اعظم تئوری کار که در طراحی شیفت دهنده فاز بهینه خود بکار رفته است، با شبیه سازی و ترسیم، انجام داده شده است. همچنین ، به تفحصی دقیق بر روی نویز شیفت دهنده های فاز پرداخته ایم. از آنجاییکه اثر نویز بصورت نویز فاز در مورد شیفت دهنده های فاز، حائز اهمیت است، انواع نویز فاز بسته به منشاء آن (حرارتی، شتاب، صوتی و منبع تغذیه) بدقت مورد بررسی قرار گرفته و برای محاسبه هر یک، روابطی ارائه گردیده است. در پایان، ابتدا به شبیه سازی توپولوژیهای مختلف پرداخته و یکی از سوئیچهای رایج mems با تلفات کم مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، به طراحی شیفت دهنده فاز بهینه شده 5 بیتی پهن باند با cpw بر روی زیرلایه کوارتز پرداخته، خطای فاز برای تمام حالتهای فاز رسم شده و اثرات نویز فاز را بررسی کرده ایم. در نهایت، دو ایده جدید، یکی برای کاهش خطای فاز و دیگری بمنظور کاهش تعداد سوئیچهای mems که از اهمیت زیادی برخوردارند، مطرح و با شبیه سازی تائید گردیده است.