با پیشرفت سریع در فناوری ساخت افزاره های نیمه هادی، چگالی تراشه ها و سرعت آنها افزایش یافته است. کنترل توان مصرفی در افزاره های قابل حمل مسئله ای اساسی است. توان مصرفی بالا طول عمر باتری موجود در این افزاره ها را کاهش می دهد. کاهش توان تلفاتی حتی برای افزاره های غیرقابل حمل، نیز مهم می باشد زیرا افزایش توان تلفاتی منجر به افزایش چگالی بسته بندی و هزینه های خنک سازی می شود.
افزاره های الکترونیکی قابل حمل به علت پیچیدگی ساختار، بیش از یک تک تراشه VLSI را به خود اختصاص می دهند. بیشتر توان تلفاتی در یک افزاره الکترونیکی قابل حمل، شامل مولفه های غیر دیجیتال است. تکنیک های موثر برای کاهش توان تلفاتی در چنین سامانه هایی که مربوط به قطع یا کاهش مولفه های نشتی است مدیریت توان دینامیک خوانده می شود. در سامانه های قدیمی ممکن است چندین طرح مدیریت توان دینامیک استفاده شود که یکی کردن آنها کار دشواری است و ممکن است نیاز به تکرار خیلی از طرح ها و اشکال زدایی داشته باشد. توان تلفاتی IC مولفه های مختلفی دارد و به نوع عملکرد مدار وابسته است.
اولا، کلیدزنی یا مولفه توان دینامیک در طول مد فعال عملکرد، غالب می شوند. ثانیا، دو منبع نشت اولیه وجود دارد: نشت فعال و نشت حالت انتظار. نشت حالت انتظار ممکن است با تغییر با یاس بدنه یا قطع متناوب توان کوچکتر از نشت فعال شود.
کاهش ولتاژ (VDD) شاید موثرترین روش ذخیره توان به علت وابستگی مربعی توان فعال مدار دیجیتال به منبع ولتاژ باشد. متاسفانه، کاهش VDD، سرعت افزاره را کاهش می دهد زیرا ولتاژ راه انداز گیت، VGS- , VT کاهش می یابد. برای مقابله با این مشکل، یک بهینه سازی روی VDD انجام شده و کمترین کاهش VDD برای اغناع کردن احتیاجات سرعتی مدار به کار گرفته می شود. کاهش منابع ولتاژ، در هر تولید تکنولوژی به کاهش توان تلفاتی دینامیک مدارهای منطقی CMOS کمک می کند. کاهش منابع ولتاژ، تأخیر گیت ها را افزایش می دهد مگر اینکه ولتاژ آستانه ترانزیستورها نیز کاهش یابد که این نیز موجب افزایش جریان نشتی ترانزیستورها می شود. در نتیجه کاهش VDD تلفات توان دینامیک را کاهش می دهد ولی تلفات توان استاتیک را زیاد می کند. بنابراین یک مصالحه واضح بین نشت حالت خاموش (توان استاتیک) و توان فعال (توان دینامیک) برای کاربردهای مشخص وجود دارد، که منجر به دقت در انتخاب VT و VDD می شود. مجتمع سازی افزاره منجر به ترکیب بسیاری از وظایف روی یک تراشه می شود، بنابراین فهم نقطه بهینه و قابل کاربرد VT و VDD برای همه بلوک های مداری روی یک تراشه سخت و مشکل می باشد. در نتیجه، تکنیک های طراحی، می توانند با بلوک های مداری تغییر کنند.
با ساخت اولین ترانزیستور در سال 1947 میلادی، صنعت الکترونیک وارد مرحله جدیدی گردید. این فناوری در کمتر از 50 سال مرزهای میکرون را در نوردید و با عرضه تراشه Pentium IV توسط شرکت Intel با دقت ابعادی در حد دهم میکرون، عملا عصر نانو الکترونیک آغاز گردید. کاهش ابعاد ترانزیستورها از چند جنبه قابل بررسی است: افزایش سرعت یکی از مهمترین مزایای کاهش ابعاد ترانزیستورها می باشد. افزایش سرعت مدارهای مجتمع قابلیت انجام محاسبات پیچیده تر در زمان های کمتر را به وجود می آورد. ویژگی دیگری که در ساخت تراشه های مدار مجتمع مورد توجه است کاهش ولتاژ و توان الکتریکی مورد نیاز مدارهای مجتمع می باشد. امروزه کوچک بودن و قابل حمل بودن در بسیاری از سیستم های الکترونیکی مورد توجه است. تراشه های مدار مجتمع با سطح ولتاژ و جریان پایین کاربردهای وسیعی یافته اند. کاهش ابعاد ترانزیستورها موجب افزایش بازدهی و کاهش قیمت تمام شده افزاره های نیمه هادی گردیده است.
روند کاهش ابعاد ترانزیستورها در ابعاد نانو مشکلاتی را پدید می آورد که به آثار کانال کوتاه معروفند و موجب ضعف عملکرد و افزایش توان تلفاتی در این افزاره ها می گردند.
برای رفع مشکلات فوق، در این پروژه اصول و عملکرد یک ترانزیستور اثر میدانی سورس و درین فلزی با کانال کرنش یافته مورد مطالعه و شبیه سازی قرار گرفته است. از آنجا که تغییر مقیاس و مجتمع سازی افزاره وابستگی شدیدی به کاهش میزان جریان نشتی دارد، برای نخستین بار ترانزیستور اثر میدانی سورس درین فلزی و کانال کرنش یافته سیلسیم – بروی – عایق پیشنهاد شده است. براساس نتایج بدست آمده، به نظر می رسد این افزاره می تواند گزینه مناسبی برای کاربرد در ابعاد نانو محسوب گردد.
جهت افزایش دقت طبقه بندی در تصاویر سنجش از دور، دو نوع از الگوریتمها توسعه یافته اند. نوع اول از الگوریتمها، سعی در بالا بردن دقت طبقه بندی، با افزایش پیچیدگی طبقه بندی كننده میكنند، در حالیكه در نوع دوم، سعی می كنند دقت طبقه بندی را با ناحیه بندی تصویر و سپس استفاده از طبقه بندی كننده های ساده افزایش دهند.
یكی از ملزومات توسعه هر فناوری از جمله فناوری چندطیفی، اقتصادی بودن آن میباشد. به بیان دیگر اطلاعات مطلوب باید با حداقل هزینه در اختیار مصرف كنندگان قرار گیرد، اما این امر با تعیین دقیق وضعیت در تضاد است. به عنوان مثال، برای تعیین مناطق سالم و دچار آفت نوع خاصی از غله در یک مزرعه كشاورزی به مساحت چندین هزار هكتار، دقت مكانی بالا لازم است. تحقق چنین امری نیازمند هزینه زیادی است كه مصرف كننده باید آن را بپردازد . بنابراین، روش های اقتصادی تر دیگری كه نیاز به دقت مكانی بالا نداشته باشد، موردنیاز بوده و در این راستا از اطلاعات مكانی (از قبیل شكل، ارتباط با مناطق همسایه یا مجاور و بافت) موجود در شیء كه منبع مهمی برای طبقه بندی تصویر به شمار می آید، برای مقایسه و طبقه بندی استفاده میشود. حتی اگر مصرف كننده از تصاویر با دقت مكانی بالا استفاده كند، معمولاً با افت دقت طبقه بندی مواجه میشود. چرا كه دقت طبقه بندی وابسته به قدرت شناخت شكل و رنگ و بافت در كنار ویژگیهای طیفی دیگر توسط ماشین است. در واقع، نبود ویژگیهای مكانی منجر به خطاهای متعددی می شود. عدم استفاده از ویژگیهای مكانی در كنار ویژگیهای طیفی در روش های شناخت الگو، منجر به عدم شناخت موثر، در انواع گوناگون پوشش زمین با خواص طیفی مشابه یا طبقه بندی پوشش های مشابه با پاسخهای طیفی متفاوت و در نتیجه با افت دقت طبقه بندی میشود. این مسئله در بخش 4-1 به تفضیل مورد بررسی قرار گرفته است.
ناحیه بندی تصویر را می توان به عنوان فرایند تقسیم تصویر به نواحی همگون بدون اشتراك به گونه ای كه هیچ دو ناحیه مجاوری شرط ادغام با یكدیگر را ارضاء نكنند و تمامی پیكسلهای مشابه، توسط نواحی، با شرط مورد نظر پوشش داده شوند، تعریف نمود. اكثر روش های ناحیه بندی مانند آشكارسازهای لبه، شكل شناسی ریاضی، تحلیل بافت، خالص سازی طیف، شبكه های عصبی، شبكه های بیز، منطق فازی و روش های چند مقیاسی چون پیرامید، موجك و فركتال، توپولوژی واضحی از شیء تولید نمیكنند. از طرف دیگر، در تصاویر سنجش از دور، موقعیت هایی با دقت پایین و بالا تواماً رخ میدهند (هرگاه یک شیء از تعداد زیادی از پیكسلهای منحصر بفرد در عوض اشیاء تشكیل شود، آن شیء را با دقت بالا مینامند و اگر یک تك پیكسل از تعداد زیادی از اشیاء كوچك تر تشكیل شود، آن شیء را با دقت پایین می نامند) به عنوان مثال، تصویر پوشش گیاهی جنگل با دقت 1متر را در نظر میگیریم. اگر تاج هر درخت 10 متر قطر داشته باشد، هر تاج به عنوان یک شیء از تعداد زیادی از پیكسلها ساخته شده است. در اینجا، هر 1 متر پیكسل جزئی از تاج یک درخت است یا با دقت بالا است. با این وجود، هر یک متر پیكسل تركیبی از انعكاسهای تعداد زیادی برگ و شاخه است یا نسبت به این اجزاء منحصر بفرد خود، با دقت پایین است. در نتیجه، تصاویر سنجش از دور چند مقیاسی هستند. پیكسلهای آمیخته خود مشكل دیگری است كه سبب اغتشاشات در لبه های تصویر می شود. بنابراین، هر روش ناحیه بندی ای برای تحلیل تصاویر پیچیده چندطیفی مناسب نیست. روش پیشنهادی به همراه بلوك دیاگرام مربوطه، در بخش 1-3 بیان شده است.
در این پایان نامه، پس از ی بر تصاویر چندطیفی و طبقه بندی آنها در فصل دوم، به بیان تصویر به وسیله شیء بجای پیكسل در فصل سوم میپردازیم. فصل چهارم به طبقه بندی شیءگرا اختصاص یافته است. سه روش پیشنهادی معرفی شده در فصل پنجم به قرار ذیل هستند:
الف) ادغام بر مبنای ویژگیهای آماری همراه پیش پردازش مكانی.
ب) ادغام بر مبنای ویژگیهای آماری به صورت چند مقیاسی.
ج) ادغام بر مبنای گراف.
فصل ششم، به نتیجه گیری از كل كار و پیشنهادات تخصیص داده شده است.
از زمانی که خطوط مایکرواستریپ در مایکرویو به کار رفت، دیده می شد که مقداری از توانی که به خط وارد می شود به صورت تشعشع تلف می شود. به همین دلیل ساختار آنتن مایکرواستریپ ابداع گردید.
نخستین تحقیقات در زمینه آنتن مایکرواستریپ (مدار چاپی) در آمریکا توسط Deschamps در سال 1953 و در فرانسه Baissiont و Gutton در سال 1955 منتشر گردید. اما عملا زمان زیادی حدود 20 سال طول کشید تا در سال 1970 توسط Mowell و Munson اولین آنتن ساخته شد که به زمان با تحقیقات زیادی که در مورد آرایه های این نوع آنتن انجام گرفت انواع مختلفی از آنها به دست آمده است. بعضی از انواع این آنتن ها نظیر دی پل چاپی، شکافی چاپی، دی پل خم شده چاپی قبل از طرح ایده آنتن های مدار چاپی ساخته شده بودند. سپس با عنوان شدن این موضوع آنتن های بالا نیز با کمی تغییر در این ساختار به کار گرفته شدند. آنتن های مایکرواستریپ با توجه به مزایای زیادی مانند قیمت پایین سازگاری با مدارات چاپی وزن و حجم کم، ساخت آسان، باعث شده که به زمان کاربردهای فراوانی در میان آنتن های مایکروویو داشته باشد.
آنتن های مایکرواستریپ نسبت به آنتن های دیگر مزایای زیادی دارند. مزایای اصلی آن عبارتند از:
1- به دلیل نازک بودن قطر این آنتن می تواند به راحتی بر روی بدنه هواپیما و ماهواره یا موشک نصب شود.
2- سطح مقطع پراکندگی آن کم است.
3- با تغییر محل تغذیه می توان پلاریزاسیون های مختلف خطی، دایره ای راست گرد و چپ گرد را به وجود آورد.
4- حجم کم و وزن کم این نوع آنتن.
5- هزینه ناچیز ساخت این آنتن ها به طور انبوه.
6- این نوع آنتن با چند فرکانس کار (Dual frequency) قابل ساخت است.
7- به دلیل سازگاری با مدارات مخابراتی و قابلیت ساخت این نوع آنتن روی بردها، مجموعه مدارها و آنتن را در یکجا می توان جمع نمود.
8- خط تغذیه و شبکه تطبیق همزمان با ساختن آنتن قابل ساخت می باشد.
این مزایا باعث گردیده که کاربرد این نوع آنتن در رنج فرکانس 50GHz – 100MHz گسترش یابد.
اما این آنتن ها دارای محدودیت های اساسی نیز می باشند که از مهمترین آن می توان به پهنای باند باریک آن اشاره کرد. این پهنای باند به فاصله بین المان تشعشع کننده و صفحه زمین وابسته است. هرچند فاصله کمتر باشد پهنای باند نیز کمتر خواهد بود.
توان تشعشعی آنتن مایکرواستریپ ارتباطی به ضخامت لایه عایق ندارد و مستقل از آن می باشد. یکی دیگر از محدودیت های مهم این نوع آنتن ها تلفات خطوط تغذیه است. شبکه تغذیه این نوع آنتن ها معمولا همراه با المان تشعشع کننده بر روی لایه عایق چاپ می شوند. که باعث افزایش تلفات توان می گردد.
انتقال و تلف شدن توان به علت وجود امواج سطحی در لایه عایق از یک خط به خط دیگر یکی از محدودیت ها و عیوب آنتن مایکرواستریپ می باشد.
به طور کلی می توان معایب آنتن مایکرواستریپ را به صورت زیر خلاصه کرد:
1- محدودیت و داشتن حداکثر گین قابل دسترس از آنتن در حدود 20dB
2- پهنای باند باریک
3- بین خط تغذیه و تشعشع کننده، ایزولاسیون کمی وجود دارد.
4- توان خروجی پایین.
5- تلفات بالا که در نتیجه باعث کاهش گین می شود.
6- تحریک شدن امواج سطحی.
کانال های با فیدینگ رایلی مورد بحث قرار می گیرد و بالاخره در فصل پنجم، دایورسیتی پلاریزاسیون سه شاخه در محیط های indoor معرفی می شود و با بهره گرفتن از نتایج عملی، مفید بودن استفاده از این روش نشان داده می شود.
فصل اول
بررسی انواع دایورسیتی
دایورسیتی روشی است که با بهره گرفتن از آن چندین سیگنال روی مسیرهای با فیدینگ مستقل و حامل اطلاعات یکسان تولید می شوند، که در گیرنده با ترکیب کردن این سیگنال ها، اثرات شدید فیدهای عمیق کاهش می یابد. به عبارت دیگر، دایورسیتی با دریافت چندگانه روشی است که برای مقابله با فیدینگ بکار می رود و عبارت است از روش دستیابی به بیش از یک سیگنال در ورودی گیرنده، به طوری که سیگنال های مختلف از نظر مشخصات آماری دارای فیدینگ تقریبا مستقل از هم باشند. در اینصورت، چنانچه یکی از سیگنال ها دستخوش فیدینگ شود، به احتمال بسیار زیاد در بین سایر سیگنال ها می توان سیگنالی را یافت که دارای فیدینگ با عمق زیاد نباشد. تعداد سیگنال های مختلف موجود در ورودی گیرنده را مرتبه دایورسیتی می گویند.
برخی از خصوصیات دایورسیتی عبارت است از:
1- کاهش عمق فیدینگ سیگنال ترکیبی که از ترکیب سیگنال های مختلف تشکیل شده است.
2- افزایش قابلیت اعتماد تجهیزات.
3- بهبود معیار کیفیت سیستم یا نسبت سیگنال به نویز سیگنال ترکیبی در مقایسه با هر یک از سیگنال ها.
از آنجایی که احتمال داشتن دو فید عمیق برای دو سیگنال مستقل در یک لحظه ناچیز است، اثرات فیدینگ با تلفیق دو سیگنال فوق بطور مؤثری کاهش پیدا می کند.