مقطع کارشناسی ارشد : دانلود پروژه های پژوهشی با موضوع طراحی نوسانساز Cross-Coupled ... |
اولین مدل برای نویز فاز در سال ۱۹۶۶ میلادی توسط لسون[۲۳] ارائه شده است [۲۲] و برای مدتها به عنوان تنها معیار برای محاسبات نویز فاز مطرح بوده است و هنوز هم کاربردهای زیادی دارد. لسون نوسانساز را سیستمی خطی و تغییرناپذیر با زمان در نظر گرفته و با بهره گرفتن از تئوری فیدبک و ارائه یک مدل کلی بر حسب برخی پارامترهای تاثیرگذار بر نویز فاز، سعی در تخمین نویز فاز دارد. شکل (۲-۳۶) تقریبا نتایج حاصل از اندازه گیریهای تجربی نویز فاز تولید شده از یک نوسانساز را نشان میدهد. در یک افست فرکانسی کم نویز فاز با نسبت توان سوم افست فرکانسی کاهش مییابد (به عبارت دیگر با شیب -۳۰dB/dec). سپس از یک گوشه فرکانسی این شیب به -۲۰dB/dec افزایش مییابد. در نهایت در افستهای فرکانسی بزرگ این شیب صفر شده و منحنی صاف می شود.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
وی بر اساس این نمودار تجربی مدلی برای نویز فاز ارائه کرد[۲۲]. مطابق با این مدل نویز فاز تولید شده توسط یک نوسانساز را میتوان به صورت زیر نوشت
چگالی طیف توان نویز در خروجی یک نوسانساز
که در آن فرکانس نوسان، افست فرکانسی در جایی که نویز فاز تعریف می شود، Tدمای مطلق، K ثابت بولتزمن، Ps توان حامل، QL فاکتور ضریب کیفیت تانک، پارامتر F (که اغلب عدد نویز اضافی نامیده می شود) یک پارامتر تجربی است که بر اساس تنظیم کردن داده های اندازه گیریشده پیدا شده است. همچنین این مدل ادعا می کند که فرکانس گوشه بین و دقیقا برابر با فرکانس گوشه نویز ادوات است. اما بارها اندازه گیریها نشان داده است که این تساوی برقرار نیست، بنابراین این پارامتر معمولا پارامتر تنظیم کننده میباشد. بطور خلاصه مدل لسون قابلیت پیش گویی مقدار نویز فاز را به صورت دقیق ندارد اما به رابطه سادهای منجر می شود که نوع وابستگی آن را به پارمترهای مختلف نوسانساز با دقت خوبی تعیین می کند. اما از طرف دیگر فرضهای ساده کننده ای که برای به دست آوردن این رابطه در نظر گرفته شده است باعث ایجاد اشکالاتی در توجیه بعضی از مشاهدات می شود. به منظور رفع این مشکلات مدل دومی در سال ۱۹۹۸ توسط Hajimiri و Lee ارائه شد]۲۴[.
-
- مدل حاجی میری: مدل خطی متغیر با زمان
همه نوسانساز ها ذاتا سیستمهایی متغیر با زمان هستند و فرض خطی نامتغیر با زمان (LTI[24]) قابل تردید است. حاجی میری در سال ۱۹۹۸برای نخستین بار نوسانساز را به عنوان یک سیستم تغییر پذیر با زمان در نظر گرفت و بر مبنای آن ادعا نمود فرایند ایجاد نویز فاز در طول یک دوره تناوب نوسان ثابت نمی باشد و بیشتر نویز فاز یک نوسانساز در زمانهای گذر از صفر آن ایجاد می شود. در مدل ارائه شده برای نویز فاز توسط حاجی میری دو فرض خطی و تغییر پذیر با زمان نوسانساز گماشته شده و به اثبات آنها پرداخته است که در ادامه بطور خلاصه بیان می شود.
-
- اثبات فرض تغییر پذیر با زمان بودن نوسانساز
در مدل حاجی میری، برای اثبات تغییر پذیر با زمان بودن نوسانگر، را به صورت یک سیستم با n ورودی (هر ورودی متناظر با یکی از منابع نویز مدار) و دو خروجی که همان دامنه لحظهای و فاز لحظهای هستند، مدل میشود. همانطور که در شکل (۲-۳۷) نشان داده شده است، برای هر منبع نویز سیستم را به صورت سیستم جداگانه با یک ورودی و یک خروجی در نظر گرفت.
هر دو سیستم شکل (۲-۳۷) سیستم های متغیر با زمان می باشند. برای نمونه نوسانساز LC ساده شکل (۲-۳۸) را در نظر بگیرید. برای یافتن پاسخ سیستمها که همان دامنه و فاز هستند، بهتر است پاسخ ضربهی سیستم مشخص شود تا با بهره گرفتن از روابط ریاضی بتوان پاسخ به سیگنال ورودی را محاسبه کرد. از این رو چنانچه یک سیگنال جریان ضربه به این نوسانساز اعمال شود، دامنه و فاز نوسانساز پاسخ هایی مطابق شکل های (۲-۳۸) از خود نشان می دهند.
پاسخ ضربه سیستم های یک ورودی – یک خروجی معادل نوسانساز]۲۴[
همان طور که در شکل (۳۸-۲) ملاحظه می شود، تغییر حاصل در و وابسته به زمان میباشند به این معنا که چنانچه یک سیگنال ضربه ( ) در نقطه ماکزیمم ولتاژ یک تانک LC که با دامنه Vmax نوسان می کند، اعمال شود، فقط ولتاژ خازن تغییر می کند و اثری روی سلف ندارد. بنابراین ولتاژ تانک بسرعت تغییر می کند و ماکزیمم تغییرات خود را دارد، در حالی که فاز دچار تغییری نمی شود( ). اما اگر سیگنال ضربه در نقاط گذر از صفر اعمال شود، ماکزیمم تاثیر را در فاز اضافی تولید شده و کمترین تاثیر را در دامنه نوسان دارد.
اعمال جریان ضربه در لحظات مختلف ولتاژ خروجی و پاسخ آن
بنابراین اعمال ضربه در هر نقطه غیر از نقاط معرفی شده در هر دو پارامتر دامنه و فاز موثر است و میزان تغییر فاز کاملاً وابسته به زمان اعمال جریان ضربه است و این طبیعت تغییرپذیر با زمان سیستم را نشان میدهد. در نتیجه تابعی به نام تابع حساسیت ضربه[۲۵](ISF) تعریف می شود که نشان دهنده میزان حساسیت فاز خروجی به جریان ضربه اعمالی است و بسته به آنکه ضربه در چه زمانی وارد شود مقدار آن متفاوت خواهد بود. بنابراین پاسخ تغییر فاز خروجی به ضربهی جریان ورودی اعمالی بر اساس مدل[۲۶]LTV حاجیمیری به صورت زیر نوشته می شود
که در آن حداکثر جابجایی بار دو سر خازن و تابع پله واحد است. تابع که تابع حساسیت ضربه یا همانISF نامیده شد، تابعی بدون واحد، متناوب با دوره تناوب و مستقل از فرکانس یا دامنه میباشد و نشان دهنده این است که چه میزان شیفت فاز در اثر اعمال جریان ضربه در لحظه به وجود می آید. بنابراین در نقاط گذر از صفر که بیشترین تغییر در فاز رخ میدهد، مقدار موثر تابع حساسیت ضربه نیز ماکزیمم است و در نقاط پیک خروجی که شیفت فاز صفر است، این تابع نیز صفر است.
بنابراین با در دست داشتن تابع ISF، فاز اضافی تولید شده را از رابطه (۲-۳۶) میتوان محاسبه کرد که در آن بیانگر جریان نویز ورودی تزریقی به گره مورد نظر است.
از آنجایی که یک تابع پریودیک است میتوان آن را به صورت یک سری فوریه نمایش داد
که در آن ضرایب حقیقی و فاز هارمونیک n ام است.
با بهره گرفتن از این بسط برای در انتگرال کانولوشن و جابجایی انتگرال و سیگما، رابطه زیر به دست می آید
رابطه (۲-۳۸) این امکان را فراهم می کند که در صورت مشخص بودن ضرایب سری فوریه تابع ISF ، مقدار تابع برای هر ورودی نویز محاسبه شود. در [۲۳]، به بررسی مولفههای نویز اطراف فرکانسهای مختلف پرداخته شده است که در اینجا فقط نتایج نهایی آن بیان شده است.
-
- جریان نویز که در نزدیکی ضریب صحیحی از فرکانس نوسان نوسانساز قرار گرفته است، منجر به ایجاد دو باند کناری در اطراف فرکانس اصلی در طیف توان خروجی می شود.
-
- جریان نویز اطراف مقدار DC سیگنال که همان نویز فلیکر ادوات باشد، تبدیل به ناحیهی در اطراف فرکانس اصلی می شود.
-
- به طور کلی اگر منبع نویز دارای تغییرات به فرم باشد در طیف نویز فاز منجر به ایجاد ناحیهای با تغییرات به فرم می شود.
نتایج فوق بطور ترسیمی در شکل (۲-۳۹) نشان داده شده است.
تبدیل منابع نویز به اغتشاشات فاز و باندهای کناری
-
- اثبات فرض خطی بودن نوسانساز
اگر نویز خیلی کوچکتر از سیگنال نوسان باشد فرض خطی بودن برای نوسانساز برقرار است. خطی بودن به مشخصههای انتقال نویز به فاز در نوسانساز اشاره دارد. برای اثبات فرض خطی بودن نوسانساز حاجیمیری آزمایشی روی دو نوسانساز کولپیتس و حلقوی انجام داد. در این آزمایش با اعمال جریان ضربه در لحظات گذر از صفر که تغییرات فاز در آن حداکثر است و اندازه گیری تغییر فاز بر حسب بار تزریقی منحنیهایی به دست آمده است که بیانگر رابطه تقریبا خطی بین جریان و فاز میباشد. مشاهدات آزمایش در شکل (۲-۴۰) نشان داده شده است. از این شبیهسازیها این نتیجه می تواند گرفته شود که حتی برای شیفت فازهای بزرگ (۲۰ درجه یا ۰.۳۵ رادیان) این رابطه خطی است. در نوسانساز های عملی نویز معمولا خیلی کوچکتر از سیگنال است و فرض خطی بودن مشخصه انتقال نویز به فاز تقریبا برای همه انواع نوسانساز ها درست است. ( زمان تزریق در همه شبیهسازیها در نقاط گذر از صفرشان درنظر گرفته شده است). اگرچه تزریق همان میزان ضربه جریان در زمانهای متفاوت فازهای اضافی متفاوتی ایجاد کرده است. این پدیده اساس مدل نویز فاز [۲۷]LTV حاجی میری است [۲۳].
شیفت فاز بر حسب بار تزریقی (الف) نوسانساز کولپیتس (ب) نوسانساز حلقوی ]۲۴[
-
- منابع نویز cyclostationary
فرم در حال بارگذاری ...
[پنجشنبه 1400-09-25] [ 03:30:00 ق.ظ ]
|