وبلاگ

:
مواد Electromagnetic bandgap، ساختارهای متناوب هستند كه از دی الكتریك ها، مواد فلزی یا تركیبی از مواد فلزی و دی الكتریكی، تشكیل شده اند. این ساختار ها می توانند از انتشارموج در جهات و فركانس های ویژه جلوگیری نمایند، بنابراین آنها می توانند به عنوان فیلترهای فركانسی و جهتی در نظر گرفته شوند. پیكربندی های گوناگونی از ساختارهای EBG وجود دارند كه می توانند در آنتن های میكرواستریپ مورد استفاده قرار گیرند. این پیكربندی ها به سه طبقه تقسیم می شوند:
– سطوح امپدانس بالا مانند ساختار های EBG دو بعدی كه می توانند به عنوان زیر لایه آنتن های میكرواستریپ به منظور حذف موج سطحی استفاده شوند.
– سطوح مصنوعی مانند هادی های مغناطیسی مصنوعی و سطوح غیرفعال برای طراحی آنتن های low profile.
– آنتن ها با دایركتیوته بالا كه بر اساس ایجاد باند گذر و ضریب شكست صفر در ساختارهای EBG طراحی می شود. در این حالت ساختار EBG به عنوان یك فلیتر فركانسی و جهتی معین با ضریب كیفیت بالا عمل كرده و امواج الكترومغناطیسی را عبور می دهد.

برای برخی منابع تشعشعی مانند آنتن های پچ میكرواستریپ ساختارهای EBG می توانند به صورت فوق لایه پیكربندی شوند هدف اصلی از این پیكربندی افزایش بهره و دایركتیویته آنتن های میكرواستریپ می باشد. آنتن های دایركتیو فشرده با یك نقطه تغذیه، جذابیت بالایی

 در عمل دارند. با این وجود پترن های تشعشعی آنها توسط موج سطحی تحت تاثیر قرار گرفته و گین پایینی دارند. از سوی دیگر آنتن های آرایه ای بهره و دایركتیویته بالایی دارند اما دارای مكانیسم تغذیه پیچیده و بازده تشعشع محدود به كاربرشان می باشند. بنابراین آنتن با بهره و دایركتیویته بالا با ساختارهای فشرده و مكانیسم تغذیه ساده در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. برای رسیدن به این منظور از ساختار های EBG استفاده شده است.

فصل اول
كلیات
1-1) هدف
آنتن های میكرواستریپ مزیت زیادی از جمله low profile، تطبیق پذیری با سطوح صفحه ای و غیرصفحه ای، سادگی وارزانی ساخت با استفاده از تكنولوژی مدار چاپی مدرن، استحكام مكانیكی و تطبیق پذیری زیادی بر حسب فركانس های رزونانس، پلاریزاسیون، پترن و امپدانس دارند. عیب های اصلی آنتن های میكرواستریپ بهره پایین، پهنای باند فركانسی باریك به دلیل پراكندگی تشعشع از پچ آنتن میكرواستریپ و وجود امواج سطحی است.
هدف از این پایان نامه افزایش بهره و دایركتیویته آنتن میكرواستریپ با تغذیه ساده مانند خط كواكسیال می باشد. برای نیل به این هدف، از ساختارهای Electromagnetic bandgap استفاده شده است.
2-1) پیشینه تحقیق
در سال های اخیر مواد EBG و Metamaterial مورد مطالعه و تحقیق بسیار در حوزه مایكروویو و آنتن های مخابراتی، به منظور بهبود پارامتر های آنتن های میكرواستریپ، قرار گرفته اند. در سال 2000 آقای B.Temelkuaran و همكارانش یك منبع تشعشعی منوپل را داخل یك حفره تشدید ساخته شده از كریستال های فوتونیك الكتریكی قرار دادند و یك دایركتیویته بالا بدست آوردند. S.Enoc و همكارانش یك نوع متامتریال را طراحی كردند كه از شش شبكه ورقه مسی و از تكه های فوم به منظور تشعشع جهتی تشكیل یافته است. در آنتن آنها یك منبع تشعشع منوپل مابین شبكه های سوم و چهارم قرار گرفته و نتایج تجربی نشان می دهد دایركتیویته آنتن افزایش یافته است. بعلاوه M.Thevenot و A.R.Wiely و با قرار دادن یك فوق لایه از كریستال های فتونیك (superstrate photonic crystals) بالای یك آنتن پچ متعارف یك تشعشع با دایركتیویته بالا بدست آوردند.

امروزه با پیشرفت روزافزون جامعه و نیاز شدید به انرژی الکتریکی و محدودیت و هزینه بالای تولید آن، صنعت برق را بر آن داشت تا برای صرفه جوئی سرمایه گذاری و کاهش اتلاف انرژی در بخش های مختلف به بررسی دقیق پرداخته است.
به دلایل مختلفی که در ادامه آورده شده است (مهمترین این دلایل، بالا بودن جریان در سیستم های توزیع می باشد)، تلفات انرژی در بخش توزیع بیشتر از سیستم های انتقال انرژی می باشد و براساس بررسی های به عمل آمده مشخص شده است که بیش از 10 الی 15 درصد انرژی تولیدی توسط نیروگاه ها در شبکه های توزیع تلف می شود، بر این اساس و به لحاظ گرایش جهانی به صرفه جویی در مصرف انرژی و ملاحظات زیست محیطی کاهش تلفات در سیستم توزیع انرژی الکتریکی در سنوات اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است.
باید توجه داشت که میزان تلفات انرژی الکتریکی به عوامل متعددی از جمله ساختار و آرایش شبکه، طول و سطح مقطع خطوط، نحوه توزیع بار بین خطوط، ضریب توان و میزان قدرت راکتیو، میزان عدم تعادل بار، کیفیت اتصالات و قطعات و اجزای سیستم و… بستگی دارد.

بدیهی است شناخت درست کیفیت و میزان تاثیر هریک از این عوامل در مقدار تلفات، پیشنیاز هر طرح و اقدام عملی در راستای کاهش تلفات است. مطالعه و ارائه راهکارهای عملی در ارتباط با تجدید آرایش سیستم توزیع، کنترل و جبران توان واکنشی و خازن گذاری، متعادل نمودن بار و… نمونه هایی از تلاش های گسترده با اهدافی نظیر ارتقاء ضریب اطمینان و تداوم سرویس، بهبود کیفیت توان و بالاخص کاهش تلفات می باشد. علیرغم سادگی بحث محاسبه تلفات که در رابطه RI2 تجلی می نماید، به دلیل وابستگی تلفات به عوامل متعدد نظیر آنچه در بالا به آن اشاره شد و نیز عوامل دیگری مثل تغییر مقدار مقاومت تحت تاثیر عوامل جوی، درجه حرارت محیط، تابش خورشید، گرمای

 ناشی از عبور جریان، تغییر بار و… بررسی و مدلسازی تلفات برای دستیابی به نتایج واقع بینانه کار دشوار و در عین حال مفید و ضروری است. با توجه به همین امر این نکته نیز روش می شود که چرا با وجود اینکه موضوع بررسی، مدلسازی و کاهش تلفات انرژی از اوایل قرن گذشته مطرح بوده است، این موضوع همچنان از مباحث علمی و تحقیقی روز به شمار می آید. به دلیل ماهیت متفاوت مصرف و نیز شرایط خاص محیطی در نقاط مختلف شبکه، اکتفا به روابط تئوریک و نیز دستیابی به یک مدل جامع به سادگی میسر نیست و این موضوع در تفاوت چشمگیر بین مقادیر محاسبه شده تلفات با مقادیر اندازه گیری شده آن که بعضا تا میزان صد درصد اختلاف دارد خود را نشان می دهد. بدین لحاظ تکیه بر مدل های موجود و کاربرد آنها برای شبکه های توزیع به ویژه برای خطوطی که دارای ضریب بار پایین هستند و یا در شرایطی خاص بهره برداری می گردند توام با خطای زیاد و موجب نتیجه گیری های نادرست خواهد بود.

بر این اساس به دلیل اهمیت مسئله تلفات در شبکه های توزیع، نتایج بررسی، اندازه گیری و مدلسازی تلفات شبکه توزیع استان با لحاظ کردن ویژگی های خاص خود می تواند علاوه بر ارائه راهکارهای کاهش تلفات، روشنگر و راهگشای پاره ای دیگر از امور از جمله مسئله تجدیدنظر در بارگذاری خواهد بود. علیرغم اهمیت این موضوع در کشور ما تاکنون بررسی دقیق و مستند به نتایج اندازه گیری در حد لازم انجام نگرفته است. آنچه که در حال حاضر از آن به عنوان تلفات نام برده می شود متوسط تلفات انرژی در یک دوره مشخص می باشد و کلیه اجزای شناخته شده و شناخته نشده را در برمی گیرد و در خصوص تفکیک اجزاء تلفات و نقش آنها از شفافیت لازم برخوردار نیست.
سمینار حاضر به هر دو این مقوله های مهم یعنی شناخت اجزای مختلف و ارائه روش های اصولی در راستای کاهش آنها می پردازد.

:
با پیشرفت سریع در فناوری ساخت افزاره های نیمه هادی، چگالی تراشه ها و سرعت آنها افزایش یافته است. کنترل توان مصرفی در افزاره های قابل حمل مسئله ای اساسی است. توان مصرفی بالا طول عمر باتری موجود در این افزاره ها را کاهش می دهد. کاهش توان تلفاتی حتی برای افزاره های غیرقابل حمل، نیز مهم می باشد زیرا افزایش توان تلفاتی منجر به افزایش چگالی بسته بندی و هزینه های خنک سازی می شود.

افزاره های الکترونیکی قابل حمل به علت پیچیدگی ساختار، بیش از یک تک تراشه VLSI را به خود اختصاص می دهند. بیشتر توان تلفاتی در یک افزاره الکترونیکی قابل حمل، شامل مولفه های غیر دیجیتال است. تکنیک های موثر برای کاهش توان تلفاتی در چنین سامانه هایی که مربوط به قطع یا کاهش مولفه های نشتی است مدیریت توان دینامیک خوانده می شود. در سامانه های قدیمی ممکن است چندین طرح

 مدیریت توان دینامیک استفاده شود که یکی کردن آنها کار دشواری است و ممکن است نیاز به تکرار خیلی از طرح ها و اشکال زدایی داشته باشد. توان تلفاتی IC مولفه های مختلفی دارد و به نوع عملکرد مدار وابسته است.

اولا، کلیدزنی یا مولفه توان دینامیک در طول مد فعال عملکرد، غالب می شوند. ثانیا، دو منبع نشت اولیه وجود دارد: نشت فعال و نشت حالت انتظار. نشت حالت انتظار ممکن است با تغییر با یاس بدنه یا قطع متناوب توان کوچکتر از نشت فعال شود.
کاهش ولتاژ (VDD) شاید موثرترین روش ذخیره توان به علت وابستگی مربعی توان فعال مدار دیجیتال به منبع ولتاژ باشد. متاسفانه، کاهش VDD، سرعت افزاره را کاهش می دهد زیرا ولتاژ راه انداز گیت، VGS- , VT کاهش می یابد. برای مقابله با این مشکل، یک بهینه سازی روی VDD انجام شده و کمترین کاهش VDD برای اغناع کردن احتیاجات سرعتی مدار به کار گرفته می شود. کاهش منابع ولتاژ، در هر تولید تکنولوژی به کاهش توان تلفاتی دینامیک مدارهای منطقی CMOS کمک می کند. کاهش منابع ولتاژ، تأخیر گیت ها را افزایش می دهد مگر اینکه ولتاژ آستانه ترانزیستورها نیز کاهش یابد که این نیز موجب افزایش جریان نشتی ترانزیستورها می شود. در نتیجه کاهش VDD تلفات توان دینامیک را کاهش می دهد ولی تلفات توان استاتیک را زیاد می کند. بنابراین یک مصالحه واضح بین نشت حالت خاموش (توان استاتیک) و توان فعال (توان دینامیک) برای کاربردهای مشخص وجود دارد، که منجر به دقت در انتخاب VT و VDD می شود. مجتمع سازی افزاره منجر به ترکیب بسیاری از وظایف روی یک تراشه می شود، بنابراین فهم نقطه بهینه و قابل کاربرد VT و VDD برای همه بلوک های مداری روی یک تراشه سخت و مشکل می باشد. در نتیجه، تکنیک های طراحی، می توانند با بلوک های مداری تغییر کنند.