عنوان پایان‌نامه

تحلیل، طراحی و شبیه سازی شش پورتی باند وسیع موج میلی متری در راداراجتناب از برخورد



    دانشجو در تاریخ ۰۷ شهریور ۱۳۹۶ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "تحلیل، طراحی و شبیه سازی شش پورتی باند وسیع موج میلی متری در راداراجتناب از برخورد" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی برق‌-مخابرات‌
    مقطع تحصیلی
    دکتری تخصصی PhD
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3224;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81756;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3224;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81756
    تاریخ دفاع
    ۰۷ شهریور ۱۳۹۶
    دانشجو
    غلامرضا عسکری
    استاد راهنما
    محمود کمره ای
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    از جمله حسگرهای بسیار مهم در سیستم‌های اجتناب از برخورد، حسگرهای راداری می‌باشند که به رادار اجتناب از برخوردCAR معروفند. رادار‌های اجتناب از برخورد به صورت یک ویژگی خوب در طراحی اتومبیل‌ها مطرح هستند. در سال‌های اخیر رادار‌های اجتناب از برخورد در اتومبیل‌های مدرن کار گذاشته شده اند تا راننده‌ها را در جلوگیری از حوادث کمک کنند. اغلب CAR‌های توسعه یافته ازامواج میلی متری و مایکروویواستفاده می‌کنند. برخلاف فرو سرخ که اغلب تحت تاثیر شرایط محیطی قرار میگیرد، رادار‌های امواج میلی متری و مایکروویوی، بسیار کمتر تحت تاثیر شرایط جوی هستند. استفاده از ساختار شش پورتی امروزه به عنوان یکی از بهترین ساختار‌ها به منظور گیرندگی و فرستندگی درامواج میلی متری و با پهنای وسیع، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی سیگنال‌های با پهنای باند وسیع و به طور خاص پالسی ومزایای فراوان آن نیز قابلیت‌ها و کاربرد‌های این سیگنال‌ها را در کاربرد‌های راداری با قدرت تفکیک بسیار بالا وکاربرد‌های مخابراتی با نرخ بسیار بالا مورد توجه قرار داده است. در این رساله ابتدا مروری بر CAR، ویژگی‌ها، مشخصات فنی و مسیر فناوری و تحقیقات آن، کار‌های انجام شده و چالش‌های آن صورت می‌گیرد. سپس سیگنال‌های با پهنای باند وسیع و به طور خاص پالسی، و ساختار‌های شش پورتی باند وسیع ، و مزایای فراوان آن‌ها مرور می‌شود. با مد نظر قرار دادن شکل و پاسخ سیگنال‌های باند وسیع پالسی در مدار‌های فرکانس بالا که پیچیده‌‌تربوده ونیاز به روش‌های جدید اندازه‌گیری و تحلیل دارد؛ و هم چنین استفاده از ساختار‌های شش پورتی باند وسیع به عنوان سلول اصلی گیرنده؛ روند تحلیل، طراحی و شبیه سازی یک شش پورتی باند وسیع پالسی به منظور استفاده در کاربرد‌های امواج میلی متری- مایکروویوی از جمله CAR و نسل 5G ارائه شده است. در این راستا مروری بر تحلیل باند باریک شش پورتی ایده آل ارائه می‌شود، سپس تحلیل جدیدی از شش پورتی باند وسیع غیر ایده آل با استفاده از پارامتر‌های پراکندگی آن ارائه و مورد ارزیابی قرار می‌‌گیرد. همچنین یک تحلیل کاملا نظری که برای طراحی سیستمی بسیار مفید خواهد بود بر حسب پارامتر‌های پراکندگی کلیه اجزاء شش پورتی باند وسیع به صورت پارامتری ارائه می‌‌شود، که تا کنون در مراجع مورد مطالعه و کتاب‌ها به این صورت ارائه نشده است. همچنین با استفاده از این روابط نظری و نتایج شبیه سازی به دست آمده، مدل سازی کامل آماری دامنه و فاز اجزاء تشکیل دهنده شش پورتی باند وسیع و خود شش پورتی باند وسیع استخراج شده، و نتایج کامل نظری و شبیه سازی مقایسه و مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. همچنین تاثیر پارامتر‌های اجزاء شش پورتی باند وسیع بر پاسخ نهایی آن مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. همچنین در این رساله مطالعه، بررسی و تحلیل جهت انتخاب فناوری، زیرلایه و نوع خط انتقال جهت استفاده در مدارات امواج میلی متری- مایکروویوی باند وسیع مورد ارزیابی قرار می‌‌گیرد. با انتخاب ساختار مناسب قابل تحقق، روند طراحی و شبیه سازی چند شش پورتی باند وسیع پالسی موج میلی متری و ساخت و بهینه سازی اجزاء اصلی آن به طور کامل تشریح می‌‌شود. بعلاوه در این رساله برای اولین بار تکنیک‌های جدید برای اندازه گیری و ارزیابی چند پورتی‌های باند وسیع با استفاده از سیستم‌های اندازه گیری دو پورتی در فرکانس‌های میلی‌متری و نزدیک آن ارائه می‌شود. همچنین روش‌های جدید مطالعه ناپیوستگی‌ها و طراحی با استفاده از تحلیل حوزه زمان سیگنال بازگشتی و تئوری بازگشتی‌های کوچک، برای مدارات پیچیده غیرفعال برای باند‌های وسیع پالسی در موج میلی متری مورد ارزیابی قرار می‌‌گیرد. طراحی و ساخت اجزاء اصلی شش پورتی باند وسیع از جمله تقسیم کننده توان باند وسیع و کوپلر باند وسیع در باند 20-30GHz و تست و ارزیابی نتایج حوزه زمان و فرکانس آنها و همچنین ارزیابی شش پورتی باند وسیع طراحی شده ، با استفاده از سیگنال باند وسیع پالسی در سرعت اطلاعات بسیار بالا تا 7Gbps، قابلیت‌های طراحی و ساخت‌های نهایی را ارائه می‌دهد. کلید واژه ها:شبیه سازی شش پورتی -موج میلی متری -راداراجتناب از برخورد
    Abstract
    Among the most important sensors in collision avoidance systems, are radar sensors which are known as CAR (Collision Avoidance Radars). These kinds of radars are one of the proper features of automobile designing. In recent years, Collision Avoidance Radars were applied in modern automobiles to help drivers in accident prevention. Most of the improved CARs use millimeter and microwave waves. Unlike infrared which is influenced by the environment, millimeter and microwave waves are less influenced by atmospheric conditions. Today the use of six-port structures as one of the best structures for receiving and transmitting millimeter waves with Ultra Wide Bandwidths (UWB) has been considered greatly. On the other hand, UWB signals and especially short pulse signals and their various benefits, have considered their capabilities and their applications in high resolution radars and high rate telecommunication. In this thesis, at first, a review of CAR, features, technical characteristics, technology plan and its surveys, other researches review, and its challenges is done. Then there will be a review on UWB signals and especially short pulse signals, and six-port structures and their various benefits. By considering the responses of pulsed UWB signals in high frequency circuits, which are more complicated and need new methods of measuring and analysis; and also the use of UWB six-port structures as the main receiver cell; analysis, design and stimulation procedure of a pulsed UWB six-port, for microwave-millimeter waves applications such as, CAR and 5G new standard is presented. For this purpose, a review on analysis of ideal narrow-band six-port is presented and then a new analysis of non ideal UWB six-port with the use of scattering parameters, is presented and evaluated. Then a completely theoretical analysis is presented, which is really useful and is based on the scattering parameters of all main parts of the UWB six-port. This one has never been presented in the other references. By using these theoretical relationships and stimulation results, a statistical study of amplitudes and the phase of constitutive parts of UWB six-port and the six-port, itself, are extracted and the results of theoretical analysis and simulation, are compared and evaluated. Also, the effects of parameters of UWB six-port parts on the final response are evaluated, too. Also in this thesis, investigation and analysis for selection of technology, laminate, and transmission line to be used in UWB microwave-millimeter wave, is evaluated. With the selection of a proper realizable structure, the procedure of design and simulation of several UWB microwave-millimeter wave six-port, and implementation and optimization of the essential parts of it, are discussed completely. In addition, in this dissertation, new techniques for measuring and evaluating UWB multi-port with the use of two-port measuring systems in millimeter frequencies and close to it are presented. Also, new methods of discontinuities studying and new design approach in time domain analysis of reflected signal and theory of small reflections, for pulsed UWB complex passive circuits, in millimeter wave are evaluated. Design and implementation of essential parts of UWB six-port, such as UWB Wilkinson power divider and Coupler in 20-30Hz, and evaluating of time and frequency domain results of them, and also evaluating of designed UWB six-port, by using of ultra high data rate signals of about 7Gbps, present the final design and fabricated circuits capabilities.