• بازدید : 33 views
  • بدون نظر
این فایل در ۶۱صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

در فصل اول با مطالعه روي لامپ‌هاي با ميدان متقاطع (M- Type) و توصيف انواع آن پيشرفت‌هاي اخير در اين زمينه را ارئه نموده است.
   در فصل دوم به بررسي لامپ‌هاي با پرتو خطي (O-Type) و انواع مختلف آن و بررسي عمكرد تك‌تك آنها و آخرين تكنولوژي روز جهان پرداخته شده است.
   در لامپ‌هاي با ميدان متقاطع (Cross Fielde) ميدان مغناطيسي dc و ميدان الكتريكي dc بر يكديگر عمودند. در همه لامپ‌هاي CF ميدان مغناطيسي dc نقش مستقيمي در فرآيند اندركنشي RF ايفا مي‌كند.
   لامپ‌هاي CF نامشان را از اين حقيقت كه ميدان الكتريكي dc و ميدان مغناطيسي dc بر يكديگر عمودند گرفته‌اند. در لامپ CF الكترونهايي كه توسط كاتد ساطع مي‌شوند بوسيله ميدان الكتريكي شتاب داده مي‌شوند و سرعت مي‌گيرند
۱- اسيلاتورهاي مگنترون
   Hull در سال ۱۹۲۱ مگنترون را اختراع كرد. اما اين وسيله تاحدود دهه ۱۹۴۰ تنها يك وسيله آزمايشگاهي جالب بود. در طول جنگ جهاني دوم نيازي فوري به مولدهاي ماكروويوي پرقدرت براي فرستنده‌هاي رادار منجر به توسعه سريع مگنترون شد. همه مگنترون‌ها شامل بعضي اشكال آند و كاتد كه در يك ميدان مغناطيسي در ميان يك ميدان الكتريكي بين آند و كاتد كار مي‌كنند مي‌باشند. به دليل ميدان تقاطع بين آندو كاتد الكترون‌هايي كه از كاتد ساطع مي‌شوند تحت‌تأثير ميدان متقاطع مسيرهايي منحني‌شكل را طي مي‌كنند.
اگر ميدان مغناطيسي dc به اندازه كافي قوي باشد الكترون‌ها به آند نخواهند رسيد ولي درعوض به كاتد باز مي‌گردند. در نتيجه جريان آند قطع مي‌شود. مگنترون‌ها را مي‌تان به سه نوع طبقه‌بندي كرد:

۱) مگنترون با آند دو نيم شده 
اين نوع مگنترون از يك مقاومت منفي بين دو قسمت آند استفاده مي‌كند.

۲) مگنترون سيكلوترون فركانس
اين نوع مگنترون تحت تأثير عمل سنكرون كردن يك جزء متناوب ميدان الكتريكي و نوسان پريوديك الكترون‌ها در يك مسير مستقيم با ميدان عمل مي‌كند.

۳) مگنترون موج رونده
اين نوع مگنترون به اندركنش الكترون‌ها با ميدان الكترومغناطيسي رونده با سرعت خطي بستگي دارد. اين نوع از لامپها به صورت ساده به عنوان مگنترون ناميده مي‌شود.
   مگنترون‌ها با مقاومت منفي معمولاً در فركانس‌هاي زير ناحيه مايكروويوي كار مي‌كنند. اگرچه مگنترون‌هاي سيكلوترون فركانس در فركانس ناحيه مايكروويوي كار مي‌كنند، قدرت خروجي آنها بسيار كم است (حدود ۱ وات در GHZ 3) و راندمان آنها بسيار كم است. (حدود ۱۰% در نوع آند دونيم شده و ۱% در نوع تك‌آندي) بنابراين دو نوع اول مگنترون‌ها در اين نوشتار مورد توجه نيستند.
مگنترون‌هاي استوانه‌اي
   دياگرام شماتيكي اسيلاتور مگنترون استوانه‌اي در شكل زير نشان داده مي‌شود. اين نوع مگنترون، مگنترون قراردادي  نيز ناميده مي‌شود.
   در مگنترون استوانه‌اي چندين حفره به شكاف‌ها متصل شده‌اند و ولتاژ dc V0 بين كاتد و آند اعمال مي‌شود. چگالي شار مغناطيسي B0 در راستاي محور Z است. وقتي كه ولتاژ dc و شار مغناطيسي به درستي تنظيم شوند الكترون‌ها مسيرهاي دايروي را در فضاي آند- كاتد تحت نيروي تركيبي ميدان الكتريكي و مغناطيسي طي مي‌كند.
   براي سالهاي بسيار مگنترون‌ها منابع پرقدرتي در فركانس‌هايي به بزرگي GHZ 70 بوده‌اند. رادار نظامي از مگنترون‌هاي موج رونده قراردادي براي توليد پالس‌هاي RF با پيك قدرت بالا استفاده مي‌كند. هيچ‌وسيله مايكروويوي ديگري نمي‌تواند همانطور كه مگنترون‌هاي قراردادي مي‌توانند عمل مگنترون را با همان اندازه، وزن، ولتاژ و محدوده راندمان انجام دهد. در حال حاضر، مگنترون مي‌تواند پيك قدرت خروجي تا KW 800 مي‌رسد. راندمان بسيار بالاست و از ۴۰ تا ۷۰% تغيير مي‌كند.
 
مگنترون كواكسيالي 
    مگنترون كواكسيالي از تركيب يك ساختار رزوناتوري آند كه توسط يك حفره با Q بالا كه در مورد TE011 كار مي‌كنند احاطه شده است تشكيل شده است.
 شيارهايي كه در پشت ديواره حفره‌هاي متناوب ساختار رزوناتوري آند قرار دارند به طور محكمي ميدان‌هاي الكتريكي اين رزوناتورها را با حفره احاطه‌كننده كوپل مي‌كنند. در عمل مود    ميدان‌هاي الكتريكي در همه حفره‌هاي ديگر هم فاز هستند و بنابراين آنها در جهت يكسان با حفره احاطه‌كننده كوپل مي‌شوند. در نتيجه حفره كواكسيالي محيطي مگنترون را در مورد      مطلوب تثبيت مي‌كند. در مورد TE011 مطلوب ميدان‌هاي الكتريكي مسيري دايروي را در داخل حفره طي مي‌كنند و در ديواره‌هاي حفره به صفر كاهش مي‌يابند. جريان در مورد TE011 در ديواره‌هاي حفره در مسيرهاي دايروي حول محور لامپ جريان دارند. مودهاي غيرمطلوب توسط تضعيف‌كننده در داخل استوانه داخلي شياردار نزديك انتهاهاي شيارهاي كوپلينگ ميرا مي‌شوند. مكانيزم تنظيم ساده و قابل اعتماد است. رزوناتور آند مگنترون كواكسيالي مي‌تواند بزرگتر و با پيچيدگي كمتري نسبت به مگنترون قراردادي باشد. بنابراين بارگذاري كاتد كمتر است و شيب‌هاي ولتاژ كاهش داده مي‌شوند.
مگنترون با قابليت تنظيم ولتاژ 
   مگنترون با قابليت تنظيم ولتاژ يك اسيلاتور باند وسيع با فركانس متغير با تغيير ولتاژ اعمال شده بين آندوسل  است. همانطور كه در شكل زير نشان داده مي‌شود پرتو الكتريكي از يك كاتد استوانه‌اي كوتاه از يك انتهاي دستگاه ساطع مي‌شود.
 الكترون‌ها توسط ميدان‌هاي الكتريكي مغناطيس به شكل يك پرتو توخالي درمي‌آيند و سپس به طور اساسي از كاتد به بيرون فرستاده مي‌شود. سپس پرتو الكتروني به ناحيه بين سل و كاتد وارد مي‌شوند. پرتو با سرعتي كه توسط ميدان مغناطيسي محوري و ولتاژ dc اعمال شده بين آند و سل كنترل مي‌شود حول سل مي‌گردد.

   مگنترون با ولتاژ قابل تنظيم از يك رزوناتور با Q كم استفاده مي‌كند و پهناي باند آن در سطوح قدرت كم از ۵۰% تجاوز مي‌كند. در مورد  ، فرآيند دسته‌شدن پرتو توخالي در رزوناتور رخ مي‌دهد و فركانس نوسان توسط سرعت چرخشي پرتو الكتروني تعيين مي‌شود. به عبارت ديگر فركنش نوسان را مي‌توان با تغيير ولتاژ dc اعمال شده بين آند و سل كنترل كرد.
   در سطوح قدرت بالا و فركانس‌هاي بالا درصد پهناي باند محدود است، در حاليكه در سطوح قدرت كم و فركانس‌هاي بالا پهناي باند ممكن است به ۷۰% برسد.
  • بازدید : 100 views
  • بدون نظر
این فایل در ۶۰صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

با توجه به رشد سريع شبكه هاي مخابراتي بي سيم، ارتباط بسيار نزديكي بين الكترونيك و مخابرات ميدان پديد آمده است. در مخابرات ما با سيستم هايي كار مي كنيم كه احتياج به فركانس دقيق دارند تا از خطاهاي جيتر كه منجر به isi مي شوند جلوگيري كنيم، با اين كار هزينه ها بسيار پايين مي آيد و نياز به تكرار كننده هاي ديجيتال كمتر مي شود. بنابراين مهندسان الكترونيك با طراحي كردن نوسان سازهاي با دقت فركانسي بالا، خطي در گسترة استفاده و داراي نويزكم به كمك مهندسان مخابرات مي آيند
نوسان سازي كه بتواند در گسترة بيشتر فركانس هاي مخابراتي خاصيت خطي داشته باشد، امروزه مورد نياز است. بنابراين خطي بودن يك خاصيت مهم براي نوسان سازها است. براي اين كار بايد به خصوصيات وركتوري كه در نوسان ساز استفاده مي شود توجه كافي بشود. امروزه بايد به فكر گستره هاي فركانسي بالاتري بود، زيرا با پيشرفت صنعت فركانس مورد استفاده در وسايل الكترونيكي و مخابراتي بيشتر مي شود. 
در بخش يك سعي شده تا نوسان سازها بررسي شود و تعاريف و شرايطي كه يك مدار بايد داشته باشد تا نوسان كند ارائه شده است. در بخش دوم به طور خاص به بررسي نوسان سازهاي LC اختصاص داده شده است و انواع اين نوسان سازها به طور مختصر بررسي شده است. در بخش سوم به بررسي VCO ها كه موضوع اصلي اين تحقيق است پرداخته شده است و به طور اجمالي ويژگي هاي رياضي آنها و شرايطي كه باعث مي شوند آنها پركاربرد باشند را شرح داده است. در بخش چهارم در مورد وكتور با مقاومت متغير بحث مي كند و مداراتي كه به آنها ويژگي نزديك به ايده آل مي دهد و در بخش پنجم به وسيلة چند روش ذكر شده در بخش هاي قبلي به بررسي يك نوسان ساز در گسترة وسيع مي پردازيم. قابل توجه است كه بخش پنجم انشاء ا… در گزارش بعدي كامل خواهد شد و هدف اصلي در بخش پنجم تحقق پيدا خواهد كرد. 
بخش ۱: تعاريف و مثال هاي نوسان سازها: 
ابتدا برخي از مثال ها و تعاريف اوليه و ويژگي هاي اسيلاتورها را زير بيان كرده و سپس به بررسي چند مدار واقعي اسيلاتورها و VCO ها مي پردازيم. 
وظيفة يك اسيلاتور (يا نوسان ساز) ايجاد يك خروجي متناوب است. بلوك دياگرام يك اسيلاتور را در حالت كلي مي توان به صورت زير نشان داد: 


در واقع اسيلاتور يك مدار فيدبك دار است (كه اين مدار معمولاً از تعدادي از ترانزيستورها ساخته شده است) كه در يك فركانس خاص نوسان مي كند كه البته اين فركانس معمولاً قابل تغيير است و در يك محدوده اي قرار دارد (در مبحث VCO ها به اين مطلب بيشتر اشاره مي شود). معمولاً ساختار اسيلاتور اين گونه است كه بدون آنكه ورودي به آن اعمال شود، يك خروجي تناوبي ايجاد مي كند، به همين دليل نياز است كه بهرة حلقه بستة شكل بالا در فركانس نوسان (مثلاً   ) به سمت بي نهايت رود به عبارت ديگر بايد داشته باشيم: 
 
در اين شرايط اعمال يك نويز با دامنه بسيار كوچك هم كافي است كه به خروجي مورد نظر دست يابيم. در حقيقت براي آنكه نوسان شروع شود بايد بهره حلقه بزرگتر يا مساوي ۱ باشد (زيرا در اين صورت خروجي مرتب تقويت مي شود و براي خروجي يك سري هندسي واگرا به دست مي آيد) و نيز بايد مجموع انتقال فاز برابر   درجه (يا همان صفر درجه) باشد. اين شروط كه «شرط باركها وزن» ناميده مي شوند به صورت زير قابل بيان است: 
شرط ۲:             و شرط ۱    
كه در صورت داشتن دو شرط بالا مدار در فركانس   نوسان خواهد كرد. بايد توجه كرد كه شرط ۲ را با فرض وجود فيدبك منفي نوشتيم و اگر فيدبك مثبت باشد. اين شرط به صورت   يا   در مي آيد (زيرا قرار است كه كل انتقال فاز ۳۶۰ درجه شود.) 
حال به عنوان اولين قدم به دنبال تحقق مدار توصيف شده با شرايط بالا مي رويم، ساده ترين توپولوژي كه به نظر مي رسد، يك ترانزيستور سروس مشترك فيدبك دار است. بايد ببينيم كه آيا شروط باركها وزن در آن صدق مي كند يا نه. اگر در نظر بگيريم كه   باشد، در شرط ۱ صدق خواهد كرد زيرا   . ولي اين مدار ؟ نمي تواند در شرط۲ صدق كند. زيرا در مدار يك طبقه فقط يك قطب داريم كه حداكثر مي تواند اختلاف فاز ۹۰ درجه ايجاد كند و با در نظر گرفتن وارونگي سيگنال از گيت به درين، حداكثر انتقال فاز كل به ۲۷۰ درجه مي رسد. در نتيجه اين مدار نوسان نمي كند. 
حال كه نتوانستيم با مدار يك طبقه سورس مشترك، يك نوسان ساز بسازيم، منطقاً بايد به سراغ مداران چند طبقه برويم. ابتدا يك مدار دو طبقه را در نظر مي گيريم (شكل ۲). 
در مدار شكل ۲ چون دوبار وارونگي سيگنال رخ مي دهد، در نزديك فركانس صفر داراي بند يك مثبت خواهد بود و مدار قفل خواهد كرد زيرا   زياد بشود،   كم خواهد شد و در نتيجه ولتاژ گيت   كم مي شود و   خاموش مي شود و در نتيجه   باز هم افزايش مي‌يابد تا جائي كه   به   مي رسد و   به صفر مي رسد و در اين حالت مدار در اين حالت مي ماند. 

ممكن است تصور شود كه اگر شكل قفل شدن در شكل ۲ حل شود، مدار نوسان خواهد كرد. براي اينكه ببينيم اين تصور درست است يا نه اين ؟؟ قفل شدن را با گذاشتن يك طبقة وارونگر ايده آل بين   و   ، برطرف مي كنيم، ولي باز هم مدار نوسان نخواهد كرد، زيرا براي نوسان كردن مدار بايد اختلاف فاز وابسته به فركانس به ۱۸۰ درجه برسد يعني اينكه هر كدام از قطب ها بايد ۹۰ درجه اختلاف فاز ايجاد كند كه اين اتفاق در فركانس هاي بالا رخ مي دهد ولي براي حلقه در فركانس هاي خيلي بالا افت خواهد كرد و شرط   برآورده نمي شود. 
حال كه در رسيدن به مدار يك نوسان ساز دو طبقه ناكام مانديم به سراغ مدارهاي سه طبقه مي رويم. با فرض يكسان بودن قطب هاي بر يك از سه طبقه، اختلاف فاز وابسته به فركانس در فركانس بي نهايت به   درجه مي رسد در اين صورت اگر اختلاف فاز وابسته به فركانس را  برابر  درجه قرار دهيم (كه در نتيجه با سه بار وارون شدن سيگنال اختلاف فاز كل صفر درجه خواهد بود) ممكن است بتوان به   رسيدم. در نتيجه مدار سه طبقه ممكن است بتواند نوسان كند. 
حرف بالا كلي بود، به عنوان يك مثال از شرايطي كه مدار واقعاً نوسان مي كند، در نظر بگيريد تابع تبديل بر شبكه به صورت   است، پس مي توان نوشت: 
 
اگر فرض كنيم كه اين مدار سه طبقه در فركانس   نوسان كند، با توجه به اينكه هر طبقه بايد ۶۰ درجه اختلاف فاز ايجاد كند و بهرة حلقه حداقل مقدار را داشته باشد يعني   مقادير   و   به صورت زير به دست خواهد آمد: 
            و    
يعني اينكه اين نوسان ساز حلقوي سه طبقه با بهره ۲ در هر طبقه و در فركانس   نوسان مي كند. 
در بالا ما براي ارضاي شروط باركها وزن به جاي آنكه   را در نظر بگيريم، شرط   را مدنظر قرار داريم حال اگر   بشود (يا اينكه  ) چه اتفاقي خواهد افتاد؟ در حقيقت در صورت افزايش دامنة نوسان طبقات موجود در مسير سيگنال دچار خاصيت غيرخطي و اشباع مي شوند و دامنة ماكزيمم را محدود مي كنند و در نتيجه بهرة حلقه متوسط برابر با يك خواهد شد. يعني اين مدار به صورت يك مدار پايدار كار مي كند كه در صورت بزرگ تر شدن مقدار   از يك، آن را دوباره به مقدار يك باز مي گرداند. 
از آن جايي كه معمولاً در طراحي مدارها، بخش عمده اي از مدار را بلوك‌هاي ديجيتالي در بر مي گيرد، براي حذف نويز ناشي از Clouk ها بايد، مدار را به صورت ديفرانسيلي بسازيم. شكل ديفرانسيلي مدار نوسان كنندة سه طبقه به صورت شكل زير است: (شكل ۳) 



ولي در عمل هيچ گاه مدار را به صورت بالا با مقاومت هاي   نمي سازند زيرا در فناوري هاي CMOS مقاومت با كيفيت بالا وجود ندارد. لذا عملاً از خود مقاومت هاي ترانزيستوري استفاده مي شود. به اين منظور سه روش استفاده از اين نوع مقاومت ها را معرفي مي كنيم: 
روش ۱: همانطور كه در شكل ۴ ديده مي شود مي توان يك ترانزيستور PMOS را كه به عنوان مقاومت بار استفاده مي شود و در ناحية تريود عميق كار مي كند را به كار برد. 
در صورتي كه ترانزيستورهاي   و   در حالت تريود عميق باشند (يعني   )، مقاومتي كه از ؟ هر يك از ترانزيستوري   و   ديده مي شود برابر است با   كه: 
  
در اين حالت   بايد طوري انتخاب شود كه در ناحيه تريود عميق بمانيم زيرا   بايد به دقت تعريف شده باشد. 
روش ۲: در اين روش از بار وصل شده به صورت ديود استفاده مي كنيم (شكل ۵) بدين ترتيب مقاومتي كه از اين ترانزيستورهاي   و   ديده مي‌شود برابر است با  . 
اشكالي كه در اين روش وجود دارد اين است كه سقف ولتاژ را به اندازة يك ولتاژ آستانه بالا مي برد. 
روش ۳: تيم روش از دو روش قبل مناسب تر مي باشد. در اين روش يك سورس فالوئو NMOS بين درين و گيت هرترانزيستور RMOS قرار مي‌گيرد (شكل ۶). 
در اين روش   و   فقط سقف ولتاژي به ميزان   را مصرف مي‌كنند. 

عتیقه زیرخاکی گنج