محققان کشور موفق به طراحی گیرنده آرایه فازی با توان مصرفی پایین و قابلیت تنظیم دیجیتال در باند فرکانسی ۶۰ گیگاهرتز شدند؛ با استفاده از آن می توان داده هایی با حجم بالا را انتقال داد.
به گزارش پایداری ملی به نقل از خبرگزاری مهر ، دکتر 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 پروتکل های مختلفی تعریف شده است که معروف ترین آن وای فای است که تقریبا تمام تلفن های هوشمند، تبلت ها و رایانه های 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 لپ تاپ به تلویزیون و مشاهده همزمان آن وجود ندارد.
یعقوبی 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.
به گفته یعقوبی، مشکلی اصلی فرکانس ۶۰ گیگاهرتز پایین بودن توان ارسالی و یا دریافتی است که برای حل این مشکل از چند فرستنده و گیرنده استفاده می شود که به این روش آرایه فازی می گویند.
یعقوبی اضافه کرد: افزایش فرستنده و گیرنده ها باعث افزایش توان مصرفی می شود که این به معنای خالی شدن سریع باتری تلفن همراه و یا لپ 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 تلفن های هوشمند و لپ تاپ ها را داشته باشد.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: به طور کلی در زمینه میکروالکترونیک و به ویژه طراحی تراشه (مدارات مجتمع) ابتدا روشها و ایده های قبلی مورد مطالعه قرار می گیرد، مشکلات و چالش ها مشخص می شوند. سپس با توجه به چالش ها تکنولوژی مورد نیاز ساخت تراشه انتخاب می شود (که در اینجا تکنولوژی ۶۵ نانومتر سی ماس است).
به گفته وی، پس از آن با توجه به مدلها و داده هایی که شرکت ارائه دهنده تکنولوژی در اختیار ما قرار داده شروع به طراحی مدارها و پیاده سازی ایده ها می کنیم. پس از طراحی نیاز به شبیه سازی های خیلی زیاد و پیچیده می باشد تا صحت طراحی مشخص شود. از آن جایی که هزینه ساخت تراشه بسیار بالا می باشد این شبیه سازی ها بسیار حیاتی هستند. پس از دست یابی به مشخصات مورد نیاز، طرح تراشه به شرکت ساخت تراشه ارسال می گردد و پس از ساخته شدن، تراشه مورد آزمایش قرار می گیرد تا با نتایج شبیه سازی مقایسه شود.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر تاکید کرد: اگر نتایج قابل قبول باشد، در افزاره های هدف مورد استفاده قرار می گیرد، در غیر این صورت نیاز به اصلاح تراشه وجود دارد و دوباره مراحل قبل تکرار می شود.
این محقق افزود: این تراشه با کمی تغییرات قابل استفاده در تلفن های هوشمند، تبلت ها و رایانه های شخصی بوده و به طور کلی در صنعت الکترونیک فرکانس بالا قابل استفاده است.
یعقوبی با اشاره به ویژگی های 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 ویژگی های این تراشه می توان 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، گفت: برخی از شرکتهای بزرگ تلفن های هوشمند به ساخت این نمونه دست پیدا کرده اند و البته اگر نمونه دانشگاهی در نظر بگیریم دانشگاه های رتبه برتر دنیا نیز چنین نمونه هایی را ساخته اند. ولی در داخل کشور و دانشگاه صنعتی امیرکبیر این اولین نمونه طراحی و ساخته شده است.
وی با اشاره به مزیت های رقابتی طرح گفت: از مزیت های اصلی طرح می توان 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 هزینه های ساخت را کاهش می دهد و برای تولید انبوه بسیار مناسب خواهد بود.
فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر 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 می کند.
به گزارش مهر، اساتید راهنمای این طرح، دکتر حسن غفوری فرد، دکتر محمد یاوری از اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر شهریار میرعباسی (دانشگاه UBC کانادا) بوده است؛ همچنین این طرح با همکاری میلاد حقی کاشانی (دانشجو دکتری دانشگاه تورنتو کانادا و دانش آموخته کارشناسی دانشگاه امیرکبیر) انجام گرفته است.