وبلاگ

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق قدرت با عنوان : تخمین و پیش بینی مودهای طبیعی استاتور موتورهای سوئیچ رلوکتانس با بهره گرفتن از شبکه عصبی در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب دانشكده تحصیلات تكمیلی ” M.SC ” پایان نامه برای دریافت درجه كارشناسی ارشد مهندسی برق – قدرت عنوان: تخمین و پیش بینی مودهای طبیعی استاتور موتورهای سوئیچ رلوكتانس با بهره گرفتن از شبكه عصبی برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است) چكیده موتورهای سوئیچ رلوكتانسی دارای مزایایی نسبت به دیگر موتورهای الكتریكی می باشند كه آنها را به عنوان گزینه مناسبی برای به كارگیری در صنعت به خصوص در مواردی كه شرایط محیطی سخت و دمای بالای محیط وجود دارد، تبدیل كرده است. اما در این موتورها در اثر تحریک متوالی فازها نیروهای نامتقارنی به پوسته استاتور وارد شده و باعث تحریک متناوب استاتور میگردد كه منجر به ایجاد سر وصدا ونویز می شود. تحریک متوالی فازهای ماشین بر روی دندانه های استاتور، نیرویی بر دندانه های رتور اعمال می كند كه سبب كشش بین آن دندانه ها شده و با نیروی واكنشی از طرف دندانه های رتور بر روی دندانه های استاتور همراه خواهد بود كه سبب بروز نویز صوتی در بدنه استاتور شده و بكارگیری این موتورها را در صنعت با مشكل روبرو كرده است. هر قدر فركانس این تحریک تناوبی استاتور به فركانس های مود طبیعی نوسانی استاتور نزدیكتر باشد میزان سر و صدا بیشتر خواهد بود ودرصورتیكه فركانس تحریک تناوبی استاتور با فركانس مود طبیعی نوسانی استاتور یكسان گردد سبب تشدید و از هم گسیختگی بدنه استاتور می گردد. در نتیجه كاهش نویز صوتی تولیدی برای این دسته از موتورها در صنعت امری مهم محسوب می گردد. جهت جلوگیری از بروز این مشكل در فاز طراحی موتورهای سوئیچ رلوكتانس باید برای هر یک از ابعاد كاندید، مودهای نوسانی استاتور بدست آورده شده و با فركانس تحریک تناوبی پوسته استاتور مقایسه گردد تا همواره از همنوائی این فركانس ها جلوگیری شده و نویز ماشین در حد كم و قابل قبولی باشد. برای تعیین مودهای نوسانی استاتور از روش اجزاء محدود و یا روش های تقریبی می توان استفاده كرد. روش های اجزاء محدود بسیار دقیق می باشند ولی بدلیل طولانی بودن محاسبات و نیز وقت گیر بودن برای طراحی ماشین نامناسب هستند. روش های تقریبی نیز دارای دقت خوبی نیستند. روشی كه در این پایان نامه پیشنهاد شده است استفاده از شبكه های عصبی برای تخمین و پیش بینی فركانس های مود طبیعی استاتور ماشین میباشد. بدین ترتیب كه برای نمونه هایی از موتورهای سوئیچ رلوكتانسی با ابعاد كاندید استفاده از روش اجزاء محدود فركانس های مود طبیعی استاتور را استخراج كرده و بعد از انتخاب شبكه عصبی مناسب و كارا ، فركانس های استخراج شده را به شبكه عصبی مورد نظر آموزش داده تا فركانس های مودهای طبیعی استاتور برای موتورهائی با ابعاد دیگر تخمین و پیش بینی گردند. پیشگفتار 1- تاریخچه موتور سوئیچ رلوكتانسی ایده اصلی موتور سوئیچ رلوكتانسی درسال 1838 مطرح شد، اما این موتور تا زمان توسعه الكترونیک قدرت و امكان طراحی الكترو مغناطیسی به كمك كامپیوتر بطور عملی مورد استفاده قرار نگرفت. از اواسط دهه 1960 پیشرفتهای مذكور شروع جدیدی را برای موتور سوئیچ رلوكتانس رقم زدند و با ظهور سوئیچهای نیمه هادی سریع با راندمان بالا و پرقدرت و همچنین پیشرفت در صنعت مدارهای مجتمع آنالوگ و دیجیتال استفاده از این نوع ماشین درچند سال اخیر در بازه وسیعی از كاربردهای صنعتی و خانگی مورد توجه زیادی قرار گرفته است بطوریكه قابلیت رقابت با درایوهای AC,DC دیگر از جمله درایوهای DC بدون جاروبک (BDCM) را داشته باشد. با توجه به ساختار این موتور می توان به موارد زیر بعنوان مزایای آن اشاره كرد: 1) رتور آن ساده بوده و مراحل ساخت نسبتا كمی دارد. همچنین دارای اینرسی پایینی است. 2) سیم پیچ استاتور ساده است. 3) قسمت بیشتر تلفات حرارتی دراستاتور می باشد كه انتقال حرارت از آن ساده تر از رتور است. 4) چون مغناطیس دائم روی رتور وجود ندارد ماكزیمم حرارت مجاز رتور بیشتراز موتورهای مغناطیس دائم است. 5) گشتاور، مستقل از جهت تزریق جریان به فازهاست. برای كاربردهای خاص این باعث كاهش تعداد نیمه هادی های قدرت لازم در كنترل كننده می شود. 6) درشرایط ایجاد نقص، ولتاژ اتصال باز و جریان اتصال كوتاه صفر یا خیلی كوچك است. 7) بیشتر مدارات كانورتری كه با موتور سوئیچ رلوكتانسی بكار میروند نسبت به نقص اتصال كوتاه بدلیل اتصال همزمان سوئیچ های روی یک پل (Shoot- through) ایمن هستند. 8) گشتاور راه اندازی بدون مسئله جریانهای یورشی می تواند خیلی زیاد باشد. بعنوان مثال در موتورهای القایی این جریانها باعث جریان راه اندازی بالا در لغزش زیاد می شود. 9) عملكرد درسرعتهای فوق العاده بالا امكان پذیر است. 10) مشخصه گشتاور – سرعت راحتتر از موتورهای القایی و مغناطیس دائم می تواند با كاربردهای خاص تطبیق داده شود. از جمله كاستی های این موتور می توان به وجود نداشتن تحریک مغناطیس دائم (در مقایسه با PM,BDCM) اشاره كرد كه بار تمام تحریک لازم را بعهده سیم پیچ استاتور می گذارد و در نتیجه تلفات مسی در واحد افزایش می یابد. مهمترین عیب این موتور طبیعت ضربانی و ناهموار تولید گشتاور در آن است. 2- كاربردهای مختلف موتور سوئیچ رلوكتانسی درایو سرعت متغیر این نوع موتور هر چند هنوز مورد استفاده وسیع قرار نگرفته است، اما كاربردهای متفاوتی از آن گزارش شده كه در ادامه تعدادی از آنها نام برده می شود. از جمله كاربردهای خاص می توان به سیستم برق هواپیما (بدلیل قابلیت اطمینان بالا)، بعنوان پمپ در توربین های گازی، ژنراتورهای بادی و خودروهای الكتریكی اشاره كرد. اخیرا شرکت Emetron حدود 20 نوع موتور سوئیچ رلوكتانسی با توان 50W تا 720KW طراحی و ساخته است. به عنوان تعدادی از كاربردهای مورد نظر این شركت می توان به قوه محركه لوكوموتیو الكتریكی (720KW)، كمپرسور برای سیستم های نیوماتیكی (5KW)، ماشین لباسشوئی، پمپ آب، موتور تك فاز برای كاربرد در وسایل آشپزخانه، تهویه مطبوع، كمپرسور برای وسایل گرمایش و سرمایش و برش چوب اشاره كرد. همچنین دراین شركت یک نوع صنعتی از این موتور با راندمان بالا (3000rpm, 5Kw) برای کاربردهای عام تولید شده است. شركتهای دیگری كه دراین زمینه فعالیت داشته اند عبارتند از GEC انگلیس كه این موتور را دریک ماشین متحرك ریلی بكار برده است، شركت GE كه بعنوان استارتر – ژنراتور موتور هواپیما از این موتور استفاده كرده است. این موت ور توسط British Jeffery برای كاربرد كششی در معدن ذغال بكار برده شده است. موارد كاربرد احتمالی موتور سوئیچ رلوكتانسی در آینده بصورت فهرست وار در سطور زیر ذكر می شود: – اتوماسیون كارخانجات: كاربردهای صنعتی كه احتیاج به كنترل سرعت یا موقعیت دارند. – وسایل نقلیه الكتریكی و غیر الكتریكی: موارد كاربرد دروسایل نقلیه الكتریكی و كاربردهای جدید موتورهای الكتریكی در اتومبیل های مدرن كه بخصوص نیاز به قابلیت اطمینان بالا در برابر نقائص احتمالی دارند. – لوازم خانگی: طراحی های مدرن درلوازم خانگی موجب نیاز روزافزون به موتورهای سرعت متغیر شده است. – نساجی. – ماشین ابزار. – ماشین های ادارات شامل درایوهای دیسك نرم و سخت و درایوهای دیسك لیزری، پرینترها، دستگاه های كپی و فاكس و… – كاربردهای هوا – فضا.

شرح داده شده است باید طوری اعمال گردد که بتوان با بهره گرفتن از آن معضلات حاد اجتماعی، سیاسی، اقتصادی و نظامی را پوشش دهد.
فصل اول: کلیات
1-1) هدف
تحول تکنولوژی به ویژه پیدایش تبلیغاتی که از راه دور بتوان مواضع و نیروهای دشمن را از بین برد چهره جنگ ها را به طور قابل ملاحظه ای تغییر داده و نظام استفاده از نیروی انسانی عظیم را زیر سوال برد.
نمونه بارز این مسئله جنگ چالدران بین ایران و عثمانی در دوره صفویه بود که عثمانی ها با بکارگیری توپ شکست سنگینی را به ایران تحمیل کردند و خاطره تلخی را به جای گذاشتند.
استفاده از تسلیحات تخریب انبوه تا پایان جنگ های اول و دوم به عنوان یکی از روش ها و استراتژی های جنگی به کار گرفته شده و هنوز هم کاربرد دارد.
در کنار استراتژی تخریب انبوه ظهور فن آوریهای الکترونیک و مخابرات شامل تجهیزاتی شبیه رادیو، تلگراف، تلفن، رادار و… تأثیرات شگرفی را در سرنوشت نبردهای جنگ جهانی دوم ایفاء کرد.
اکنون نیز با ظهور پدیده فن آوری اطلاعات که در تاروپود جامعه رشد می کند و همه ابعاد اجتماعی اقتصادی و نظامی را متأثر می سازد، فاصله بین سطوح جنگ و حتی تفاوت بین زمان صلح و زمان جنگ از بین می رود.

از مجموع نگاه به جنگ های گذشته بارزترین نکته ای که نمایان می شود، افزایش سرعت جنگ است. به عبارت دیگر نسبت بین مدت 

زمان جنگ و خسارت و تلفات ناشی از آن در حال افزایش است. عوامل افزایش سرعت جنگ ها را می توان در سه پارامتر اصلی دانست:

1- افزایش برد سلاح
2- افزایش دقت سلاح
3- اطلاعات
نکته قابل توجه اینکه هر سه عامل مطروحه به طور مستقیم منبعث شده از فن آوری های ارتباطات و مخابرات و نیز رایانه ها هستند.
2-1) پیشینه کار:
توام با طی مراحل مختلف طراحی سامانه های C4I و برای ارتقاء جمعی، توسط دانش مورد توجه قرار گرفت. برای این منظور در داخل و بخصوص در خارج کشور فعالیت های زیادی انجام پذیرفته که نمونه ای از آن عبارتند از:
– برگزاری کنفرانس در داخل کشور.
– تدوین دوره ای در این باره در برخی از دانشگاه ها.
– تشکیل دبیرخانه دائمی C4I در دانشگاه جنگ.
– ارائه مقالات زیاد در رابطه با C4I در خارج کشور که تعداد آنها بیشمار بوده ولی بیشتر به شکل تئوری می باشند.

: با توجه به اینکه یکی از مهمترین هزینه در صنعت هزینه های تعمیر و نگهداری و توقفات روند تولید ناشی از خطاها می باشد، بحث تشخیص به موقع خطا به منظور پیشگیری از گسترش آن از اهمیت بالایی در صنعت برخوردار است. بسیاری از محققان و مهندسان در سال های اخیر توجه خود را به تشخیص خطا و نگهداری پیشگیرانه که هدف آن جلوگیری از خطاهای بزرگ در موتورهاست، معطوف کرده اند. تاکنون روش های مخرب و غیرمخرب زیادی پیشنهاد شده اند. روش های غیرمخرب روش هایی هستند که بر پایه اندازه گیری های ساده و ارزان بنا شده اند و نیازی به تغییر ساختار موتور ندارند. اخیرا تشخیص خطا در ماشین های الکتریکی از روش های متداول قدیمی به سمت روش های مبتنی بر هوش مصنوعی می رود. متغیرهای زیادی در ماشین می توانند به عنوان سیگنال تشخیص خطا به کار گرفته شوند. به دلیل ساده بودن نمونه برداری از ولتاژها و جریان های استاتور و در دسترس بودن حسگرهای لازم برای اندازه گیری، استفاده از این سیگنال ها مناسب به نظر می رسد. در این سمینار سعی می شود روش های هوشمند بر پایه تحلیل سیگنال برای تشخیص بعضی خطاها در موتور القایی مورد بررسی قرار گیرد، و سپس با انتخاب متد مناسب روشی برای تشخیص خطاهای مهم ارائه خواهد شد. ابتدا در فصل اول به معرفی راهکارهای مختلف به کار رفته برای تشخیص خطا در ماشین های القایی، مزایا و معایب آنها پرداخته می شود. سپس در فصل دوم در مورد استفاده از هوش مصنوعی در تشخیص خطا بحث می شود. در فصل سوم نحوه طراحی و پیاده سازی دو طبقه بندی کننده از نوع بیزی و نیز شبکه عصبی به عنوان ابزار تفکیک موتورهای سالم از موتورهای خطادار شرح داده و ملاحظات مربوط به آن بیان خواهد شد. فصل چهارم به تحلیل موجک به عنوان یکی از ابزار مهم سیستم های هوشمند برای مانیتورینگ سیگنال های خطا و مقایسه با سیگنال های ماشین در حالت سالم و حتی به صورت آنلاین مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل پنجم به بررسی روش های مدلسازی دینامیکی موتور القایی معیوب می پردازیم به بررسی دیگر روش ها مانند روش اجزاء محدود، روش تفاضلات متناهی و روش تابع سیم پیچی پرداخته می شود و در نهایت در فصل ششم نیز نتیجه گیری را از سمینار ارائه می دهیم. فصل اول 1- ی بر روش های تشخیص خطا در موتورهای القایی سیستم های تشخیص خطا به عنوان ابزاری جهت نگهداری و حفاظت سیستم های گران قیمت در برابر خطا به کار گرفته می شوند. این سیستم ها با دریافت اطلاعات لازم از سیستم یا فرایند، وضعیت عملکرد آن را تعیین می کنند و در صورتی که این وضعیت مطابق با شرایط خطاهای تعریف شده باشد، خطای مربوطه را اعلام می کنند. سیستم های تشخیص خطا را از دو جهت راهکار و روش می توان طبقه بندی کرد. منظور از راهکار شیوه ها و ترفندهایی است که داده های حاصل از روش تشخیص خطا را به منظور تشخیص خطا پردازش دهند. روش های تشخیص خطا از پدیده های فیزیکی که منجر به تأثیر خطا بر روی مشخصه های مختلف موتور می شود، استفاده می کنند. از این رو تنوع این روش ها در دامنه وسیعی از علوم مهندسی قرار دارد. پیچیدگی مدل های ریاضی دقیق موتورهای القایی همواره به عنوان بزرگترین مشکل تشخیص خطا است. مدل های ساده این موتور مانند مدار معادل و مدل d-q-o قادر به در نظر گرفتن تمامی فرض های خطا نمی باشند. کاردسو در 1988 تئوری تشخیص خطا را با توجه به مسیر بردارهای جریان پارک مطرح کرد. وی در سال 1993 اثر شرایط خطای ناهم محوری روتور و استاتور را بر روی بردارهای جریان پارک بررسی کرد و تغییر مسیر اندازه بردار جریان پارک را در شرایط خطا نتیجه گرفت. این روش ساده قادر به تشخیص کلیه خطاهای الکتریکی و مکانیکی موتور نیست. در سال های اخیر این روش در کنار شبکه های عصبی جهت تشخیص کلیه خطاهای الکتریکی موتور القایی اعم از خطاهای سیم پیچی استاتور، قفس روتور و ناهم محوری روتور و استاتور به کار رفته است. این روش در عمل به دلیل وجود هارمونیک های اضافی زیاد بر روی جریان خط مشکلاتی به وجود می آورد. روش دیگری که در تحلیل و تشخیص شرایط خطا کاربرد زیادی دارد استفاده از نظریه تابع سیم پی چی است. نظریه تابع سیم پیچی نخستین بار در سال 1991 برای تحلیل موتورهای القایی با سیم پیچی متمرکز به کار گرفته شد. این روش علاوه بر اینکه قادر به محاسبه کلیه هارمونیک های فضایی و زمانی موتور است، می تواند اتصال کوتاه یا قطع سیم پیچ های استاتور، شکستگی یا ترک خوردگی میله های روتور، شکستگی یا ترک خوردگی حلقه انتهایی قفس روتور و ناهم محوری روتور و استاتور را مدلسازی و تحلیل کند. سپس با بهره گرفتن از این نظریه در حالت گذرای موتور القایی قفس سنجابی در شرایط عیب استاتور و روتور بررسی شد. در سال 1996 به کمک این نظریه تحلیل دینامیکی موتور القایی در شرایط ناهم محوری ایستای روتور و استاتور انجام گرفت. یکی دیگر از روش های متداول تحلیل شرایط خطا استفاده از مدل اجزاء محدود موتور است. استفاده از این روش به دقت محاسبات و در نظر گرفتن پارامترهای هندسی مختلف موتور می افزاید. این نکته قابل ذکر است که در بسیاری از شرایط خطا مانند ناهم محوری پویا، تحلیل مدل اجزاء محدود موتور بسیار پیچیده تر از حالت سالم آن است. با توجه به آنچه گفته شد استنباط می شود که روش های تحلیل موتور القایی در شرایط خطا بسیار پیچیده و حل آنها مدت زمان طولانی می طلبد. بنابراین پس از تحلیل موتور و به دست آوردن داده های متعددی از وضعیت سیگنال های الکتریکی و مکانیکی موتور در شرایط خطا بایستی با روش مناسبی خطا تشخیص داده شود. این روش ها عموما مبتنی بر هوش مصنوعی هستند. نتایج و اطلاعات به دست آمده از روش های مختلف تحلیل که در بالا ذکر شد پایگاه دانش سیستم های تشخیص خطای هوشمند به حساب می آیند. در مورد استفاده از روش های هوشمند در تشخیص خطا در فصل دوم به بحث خواهیم پرداخت.

1-1- پیشگفتار
امروزه صنایع مختلفی در مملکت عزیز ما ایران، روند روبه رشدی را طی می کنند. در بین این صنایع، صنعت نفت، گاز و پتروشیمی، به دلیل وجود منابع بزرگ زیرزمینی، با سرعت بیشتری مسیر توسعه را می پیماید.
استخراج نفت و گاز از چاه ها، تصفیه، جداسازی و شیرین سازی آن در پالایشگاه ها، ارسال و توزیع آن تا مصرف کننده، نیاز به ابزار دقیق و کنترل مدرن دارد. نوع پروسه ها و شرایط محیطی و عملیاتی، از جمله عوامل تعیین کننده سطح نیاز به تجهیزات مدرن و پیشرفته می باشند.
کنترل پروسه های صنعتی در صنایع مختلف، توسط تجهیزات کنترل و ابزار دقیق صورت می گیرد. اندازه گیری اغلب پارامترهای کنترلی معمولا محدود به اندازه گیری کمیت های فشار، دما، دبی و ارتفاع سطح سیالات می گردد. وسایل و تجهیزات ابزار دقیق معمولا شامل انواع ترانسمیتر مانند ترانسمیتر فشار (PT)، ترانسمیتر دما (TT)، ترانسمیتر فلو (FT) و ترانسمیتر ارتفاع سطح سیال (LT) و شیرهای کنترلی مانند شیرهای کنترل فشار (PV)، شیرهای کنترل دما (TV)، شیرهای کنترل فلو (FV) و شیرهای کنترل ارتفاع سطح سیال (LV)، انواع اکچویتور، انواع سوئیچ مانند سوئیچ کنترل فشار (PS)، سوئیچ کنترل دما (TS)، سوئیچ کنترل فلو (FS) و سوئیچ کنترل ارتفاع سطح سیال (LS) است.
کنترل کننده یک پروسه می تواند به صورت محلی (Local) یا در محل دور (Remote) از عملیات نصب گردد. این کنترل کننده نیز انواع مختلفی دارد که می تواند برای کنترل و نمایش فشار (PIC)، کنترل و نمایش دما (TIC)، کنترل و نمایش فلو (FIC) یا کنترل و نمایش ارتفاع سطح سیال (LIC) به کار رود.

گاهی کنترل یک پروسه به صورت محلی، داخل یک پانل کنار تجهیزات به کار می رود تا اپراتور، کنترل مطمئن و قابل اطمینانی را بر روی راه اندازی و اجرای پروسه داشته باشد و گاهی تمامی کنترل پروسه از راه دور در اتاق کنترل به شکل متمرکز یا غیرمتمرکز صورت می گیرد و 

گاهی ترکیبی از دو حالت در کنترل به کار می رود.

کنترل گاهی به صورت پیوسته صورت می گیرد مانند اندازه گیری فشار توسط تراسمیتر فشار و گاهی به صورت گسسته انجام می شود مانند سوئیچ فشار.
در این پروژه، کنترل ارتفاع مایع در سه مخزن مرتبط که در اکثر صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و صنایع غذایی کاربرد دارد و همواره مشکلاتی در کنترل آنها بوده، مطرح می گردد.
در فصل دوم، معادلات مربوط به اندازه گیری فلو، اندازه گیری ارتفاع سطح سیالات و انواع منحنی مشخصه شیرهای کنترلی بحث و بررسی می گردد. در ادامه معادلات غیرخطی حاکم بر سه مخزن مرتبط شرح داده می شوند و سپس این معادلات حول نقطه کار تعریف شده، به ازای یک فلوی ورودی ثابت، خطی سازی می شوند.
در فصل سوم، معادلات سیستم خطی شده، ابتدا از نقطه نظر متمرکز یا غیرمتمرکز بودن توسط معیار RGA بررسی می گردند، سپس با تایید غیرمتمرکز بودن، پروسه توسط کنترل Conventional کنترل می گردد. میزان تداخل ورودی ها بر هر خروجی در حالات مختلف نیز بررسی و شبیه سازی می گردد.
در فصل چهارم، پروسه شامل سیستم واقعی و پیش جبران ساز توسط کنترل کننده فازی کنترل می گردد. تعیین تعداد ورودی، توابع عضویت، تعیین پارامترهای هر تابع عضویت، رنج ورودی و خروجی و نوشتن Rule ها از عوامل مهمی است که بررسی می گردد و در پایان کنترل و شبیه سازی پروسه صورت می گیرد.
در فصل پنجم، پروسه شامل سیستم واقعی و پیش جبران ساز توسط کنترل کننده عصبی کنترل می گردد. تعیین تعداد ورودی، Scaling و Descaling و Training و Test شبکه از عوامل مهمی است که بررسی می گردد و در پایان کنترل و شبیه سازی پروسه صورت می گیرد.
در فصل ششم، پروسه سیستم واقعی، توسط روش پیش بین کننده مدل (MPC) کنترل می گردد و در پایان کنترل و شبیه سازی پروسه صورت می گیرد. این قسمت از پروژه، خلاصه ای از پروژه آقای مهندس مهدی حسینی می باشد که به صورت همزمان، زیر نظر استاد راهنما از ابتدا با این پروژه همراه بوده است.
در فصل هفتم، نتایج مباحث قبلی بررسی می گردد و براساس آن پیشنهاداتی مطرح می گردد.

VCO یکی از بخش های مهم مدارات RF در بخش گیرنده و فرستنده است. با ورود فرکانس های بالاتر از چند گیگاهرتز در ارتباطات و شبکه های بی سیم، اهمیت این عنصر بیش از پیش شده است. از طرف دیگر برای کوچک سازی وسایل ارتباطی، طراحان مدارات RF به سوی یک پارچه سازی همه عناصر در یک تراشه گام برداشته اند. محدودیت های توان و کیفیت بالا از ضروریاتی است که در یک پارچه سازی مدارات باید در نظر داشت. RF MEMS یکی از راه های جدید و مناسب برای یکپارچه سازی و توان مصرفی کم است که مدنظر طراحان قرار گرفته است و توان بالقوه و بالفعل برای بالاتر بردن کیفیت ارتباطات بی سیم را دارد. در این راستا به یکی از کاربردهای RF MEMS برای طراحی VCO در این پایان نامه خواهیم پرداخت. در فصل اول به مبانی نوسان و نوسان سازها خواهیم پرداخت و آنچه که برای درک و تحلیل VCO است را بیان خواهیم کرد. در فصل دوم به نویز فاز می پردازیم و به واسطه اهمیت نویز فاز در VCO مبانی تئوری آن را بیان خواهیم کرد تا شناخت کافی از آن پیدا کنیم. در فصل سوم عملکرد یک خازن MEMS را تشریح خواهیم کرد و یک مدل الکتریکی از آن را بیان می کنیم. در همین فصل سلف MEMS را نیز بررسی می کنیم. در فصل چهارم به طراحی دو VCO که در بازه فرکانسی پرکاربرد ارتباطات بی سیم هستند می پردازیم. در فصل آخر ضمن مقایسه این طراحی ها با سایر کارهای انجام شده در سال های اخیر، پیشنهاداتی را برای ادامه کار مطرح خواهیم کرد. در دو ضمیمه جداگانه مطالبی در مورد CMOS MEMS و مفهوم ضریب کیفیت در عناصر الکتریکی بیان خواهیم کرد. فصل اول: مبانی نوسان و نوسان سازها 1-1- اهمیت نوسان سازها در سیستم های ارتباطی نوسان سازها، نقش مهمی در تمامی سیستم های ارتباطی فرستنده – گیرنده (بدون سیم یا باسیم) ایفا می کنند. عموما در تمام گیرنده ها از ساختاری استفاده می شود که در شکل 1-1 نشان داده شده است. در این شکل مخلوط کننده از نوسان ساز استفاده می کند تا باند سیگنال RF ورودی را به باند فرکانسی میانی IF تبدیل نماید یعنی: fIF=fRF-fLO که fLO فرکانس نوسان، نوسان ساز است. به منظور حرکت روی کانال های مخالف، فرکانس نوسان ساز باید قابل تنظیم کردن باشد. اغلب این کار با تغییر ولتاژ صورت می گیرد. به همین جهت آن را VCO می نامند. از کاربردهای دیگر نوسان سازها می توان به: حلقه های قفل شده فاز؛ کلاک ها؛ سامانه های بازیافت داده ها و… اشاره کرد که به جهت اختصار از توضیح آنها صرف نظر می کنیم.