گیرنده آرایه فازی با قابلیت تنظیم دیجیتال در باند فرکانسی 60 گیگاهرتز طراحی شد - وبلاگ لاوان

به گزارش وبلاگ لاوان، محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر پیروز به طراحی گیرنده آرایه فازی با توان مصرفی پایین و قابلیت تنظیم دیجیتال در باند فرکانسی 60 گیگاهرتز شدند؛ با استفاده از آن می توان داده هایی با حجم بالا را انتقال داد.

به گزارش وبلاگ لاوان، دکتر مجید یعقوبی زنجانی، فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح طراحی گیرنده آرایه فازی با توان مصرفی پایین و قابلیت تنظیم دیجیتال در باند فرکانسی 60 گیگاهرتز گفت: برای ارتباطات بی سیم، استانداردها و پروتکل های مختلفی تعریف شده است که معروف ترین آن وای فای است که تقریبا تمام تلفن های هوشمند، تبلت ها و رایانه های شخصی این ویژگی را دارند.

وی اضافه نمود: وای فای دارای سرعت محدودی است و برای کاربردهای داده حجیم امکان استفاده وجود ندارد؛ به عنوان مثال امکان ارسال بی سیم یک فیلم کیفیت بالا (Full HD) به وسیله تلفن همراه و یا لب تاپ به تلویزیون و مشاهده همزمان آن وجود ندارد.

وی ادامه داد: برای همین منظور یک استاندارد جدیدتر با سرعت بسیار بالاتر در مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) تعریف شده است تا احتیاج به انتقال داده با سرعت بالا و حجم بالا رفع گردد؛ اسم این استاندارد وای گیگ (WiGig) است.

وی با بیان اینکه فرکانس کاری وای گیگ در محدوده فرکانس 60 گیگاهرتز و موج میلیمتری بوده و دارای پهنای باند زیادی است، بیان نمود: در حالی که وای فای در محدوده فرکانسی 2.4 گیگاهرتز و پهنای باند کم است.

به گفته دکتر یعقوبی، مسئله ای اصلی فرکانس 60 گیگاهرتز پایین بودن توان ارسالی و یا دریافتی است که برای حل این مشکل از چند فرستنده و گیرنده استفاده می گردد که به این روش آرایه فازی می گویند.

وی اضافه نمود: افزایش فرستنده و گیرنده ها باعث افزایش توان مصرفی می گردد که این به معنای خالی شدن سریع باتری تلفن همراه و یا لب تاپ است؛ در نتیجه ما برای حل این مشکل تصمیم گرفتیم تا یک تراشه گیرنده آرایه فازی کم مصرف طراحی کنیم تا قابلیت بکار گیری در تلفن های هوشمند و لب تاپ ها را داشته باشد.

وی گفت: به طور کلی در زمینه میکروالکترونیک و به ویژه طراحی تراشه (مدارات مجتمع) ابتدا روش ها و ایده های قبلی مورد مطالعه قرار می گیرد، مسائل و چالش ها تعیین می شوند. سپس با توجه به چالش ها تکنولوژی مورد احتیاج ساخت تراشه انتخاب می گردد (که در اینجا تکنولوژی 65 نانومتر سی ماس است).

به گفته وی، پس از آن با توجه به مدل ها و داده هایی که شرکت ارائه دهنده تکنولوژی در اختیار ما قرار داده آغاز به طراحی مدارها و پیاده سازی ایده ها می کنیم. پس از طراحی احتیاج به شبیه سازی های خیلی زیاد و پیچیده است تا صحت طراحی تعیین گردد. از آن جایی که هزینه ساخت تراشه بسیار بالاست، این شبیه سازی ها بسیار حیاتی هستند. پس از دستیابی به تعیینات مورد احتیاج، طرح تراشه به شرکت ساخت تراشه ارسال می گردد و پس از ساخته شدن، تراشه مورد آزمایش قرار می گیرد تا با نتایج شبیه سازی مقایسه گردد.

وی تاکید نمود: اگر نتایج قابل قبول باشد، در افزاره های هدف مورد استفاده قرار می گیرد، در غیر این صورت احتیاج به اصلاح تراشه وجود دارد و دوباره مراحل قبل تکرار می گردد.

این محقق اضافه نمود: این تراشه با کمی تغییرات قابل استفاده در تلفن های هوشمند، تبلت ها و رایانه های شخصی است. به طور کلی در صنعت الکترونیک فرکانس بالا قابل استفاده است.

وی با اشاره به ویژگی های طرح گفت: ویژگی اصلی این گیرنده استفاده از تغییر فاز تلفیقی در راستا رادیویی و نوسان ساز است که برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفته است. این ویژگی منجر به کاهش توان مصرفی گیرنده به میزان قابل توجهی شده است.

وی اضافه نمود: از دیگر ویژگی های این تراشه می توان به بهره توانی بالا، حساسیت بالا، رزولوشون زیاد فاز و بهره و قابلیت تنظیم دیجیتالی اشاره نمود.

دکتر یعقوبی با بیان اینکه این طرح نمونه خارجی دارد، گفت: بعضی از شرکتهای عظیم تلفن های هوشمند به ساخت این نمونه دست پیدا نموده اند و البته اگر نمونه دانشگاهی در نظر بگیریم، دانشگاه های رتبه برتر جهان نیز همچین نمونه هایی را ساخته اند. ولی در داخل کشور و دانشگاه صنعتی امیرکبیر این اولین نمونه طراحی و ساخته شده است.

وی با اشاره به مزیت های رقابتی طرح گفت: از مزیت های اصلی طرح می توان به کم مصرف بودن و کوچک بودن تراشه (0.93میلیمترمربع) اشاره نمود. در زمینه ساخت تراشه کوچک بودن مساحت تراشه به شدت اهمیت دارد زیرا هزینه های ساخت را کاهش می دهد و برای فراوری انبوه بسیار مناسب خواهد بود.

وی با اشاره به کاربردهای پروژه گفت: نتیجه این پروژه، تلفن همراه هوشمند، تبلت، رایانه های شخصی، تلویزیون هوشمند و به طور کلی هر وسیله دارای وای فای را پشتیبانی می نماید.

به نقل از دانشگاه امیرکبیر، اساتید راهنمای این طرح دکتر حسن غفوری فرد و دکتر محمد یاوری از اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر شهریار میرعباسی (دانشگاه UBC کانادا) و با همکاری مهندس میلاد حقی کاشانی دانشجو دکتری دانشگاه تورنتو کانادا پ دانش آموخته کارشناسی دانشگاه امیرکبیر انجام گرفته است.