گیرنده آرایه فازی با قابلیت تنظیم دیجیتال در باند فرکانسی ۶۰ گیگاهرتز طراحی شد

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، 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 ۶۰ گیگاهرتز» گفت: برای ارتباطات بی سیم، استاندارد‌ها و پروتکل‌های مختلفی تعریف شده است که معروف‌ترین آن وای فای است که تقریبا تمام تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها و رایانه‌های شخصی این ویژگی را دارند.


وی افزود: 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) از طریق 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 بالاتردر مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) تعریف شده است تا نیاز به انتقال داده با سرعت بالا و حجم بالا برطرف شود؛ اسم این استاندارد وای گیگ (WiGig) است.


وی با بیان اینکه فرکانس کاری وای گیگ در محدوده فرکانس ۶۰ گیگاهرتز و موج میلیمتری بوده و دارای پهنای باند زیادی است؛ بیان کرد: در حالی که وای فای در محدوده فرکانسی ۴/۲ گیگاهرتز و پهنای باند کم است.


یعقوبی اظهار کرد: مشکلی اصلی فرکانس ۶۰ گیگاهرتز پایین بودن توان ارسالی و یا دریافتی است که برای حل این مشکل از چند فرستنده و گیرنده استفاده می‌شود که به این روش آرایه فازی می‌گویند.



وی اضافه کرد: افزایش فرستنده و گیرنده‌ها باعث افزایش توان مصرفی می¬شود 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 تلفن‌های هوشمند و لب تاپ‌ها را داشته باشد.



محقق دانگشاه امیرکبیر گفت: به طور کلی در زمینه میکروالکترونیک و به ویژه طراحی تراشه (مدارات مجتمع) ابتدا روش‌ها و ایده‌های قبلی مورد مطالعه قرار می‌گیرد، مشکلات و چالش‌ها مشخص می‌شوند. سپس با توجه به چالش‌ها تکنولوژی مورد نیاز ساخت تراشه انتخاب می‌شود (که در اینجا تکنولوژی ۶۵ نانومتر سی ماس است).



به گفته وی، پس از آن با توجه به مدل‌ها و داده‌هایی که شرکت ارائه دهنده تکنولوژی در اختیار ما قرار داده شروع به طراحی مدار‌ها و پیاده سازی ایده‌ها می‌کنیم. پس از طراحی نیاز به شبیه سازی‌های خیلی زیاد و پیچیده می‌باشد تا صحت طراحی مشخص شود.



از آن جایی که هزینه ساخت تراشه بسیار بالا می‌باشد این شبیه سازی‌ها بسیار حیاتی هستند. پس از دست یابی به مشخصات مورد نیاز، طرح تراشه به شرکت ساخت تراشه ارسال می‌شود و پس از ساخته شدن، تراشه مورد آزمایش قرار می‌گیرد تا با نتایج شبیه سازی مقایسه شود.



وی تاکید کرد: اگر نتایج قابل قبول باشد، در افزاره‌های هدف مورد استفاده قرار می‌گیرد، در غیر این صورت نیاز به اصلاح تراشه وجود دارد و دوباره مراحل قبل تکرار می‌شود.


این محقق افزود: این تراشه با کمی تغییرات قابل استفاده در تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها و رایانه‌های شخصی است. به طور کلی در صنعت الکترونیک فرکانس بالا قابل استفاده است.


وی با اشاره به ویژگی‌های طرح گفت: ویژگی اصلی این گیرنده استفاده از تغییر فاز تلفیقی در مسیر 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 افزود: از دیگر ویژگی‌های این تراشه می‌توان به بهره توانی بالا، حساسیت بالا، رزولوشون زیاد فاز و بهره و قابلیت تنظیم دیجیتالی اشاره کرد.



یعقوبی با بیان اینکه این طرح نمونه خارجی دارد؛ اظهار کرد: برخی از شرکت‌های بزرگ تلفن-های هوشمند به ساخت این نمونه دست پیدا کرده اند و البته اگر نمونه دانشگاهی در نظر بگیریم دانشگاه‌های رتبه برتر دنیا نیز همچین نمونه‌هایی را ساخته اند. ولی در داخل کشور و دانشگاه صنعتی امیرکبیر این اولین نمونه طراحی و ساخته شده است.


وی با اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: از مزیت‌های اصلی طرح می‌توان به کم مصرف بودن و کوچک بودن تراشه (۹۳/۰ میلیمترمربع) اشاره کرد. در زمینه ساخت تراشه کوچک بودن مساحت تراشه به شدت اهمیت دارد، زیرا هزینه‌های ساخت را کاهش می‌دهد و برای تولید 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 می‌کند.

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