بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله برای بدست آوردن روابط بین فاز ها و خطای فاز بین خروجی های اسیلاتور موج روان - - RTWO از توزیع غیر یکنواخت ظرفیت خازنی بر روی رزوناتور استفاده شده است. خطای فاز ناشی از عدم تقارن مدار می باشد و عدم تقارن در رزوناتور را با تغییر در ظرفیت خازنی توزیع شده درمدل نردبانی از خط انتقال مدل سازی شده و تاثیر آن بر روی خطای فاز و دامنه موج های خروجی اسیلاتور را با تحلیل تئوری دقیق و بصورت فرمولی بیان می شود.در این تحلیل ولتاژ هر گره بصورت مجموع دو موج رونده در جهت ساعتگرد و پادساعتگرد بیان شده است.طرح پیشنهادی در تکنولوژی ADS 0.18um شبیه سازی شده و خطای فاز و تغییرات دامنه با تقریب خوبی به کمک نرم افزار متلب بدست آمده است.
-1 مقدمه
پیشرفت های اخیر بر روی اسیلاتورهای بر پایه ی موج نشان داده که آن ها قابلیت کار کردن در فرکانس های بالا و انحراف فرکانسی و جیتر کلاک کم را دارا هستند و بر خلاف اسیلاتور های LC عملکردشان وابسته به رفتار موج انتشاری در طول خط انتقال می باشد.اسیلاتور های بر پایه موج به چندین نوع دسته بندی می شوند، اسیلاتور موج ایستاده - - SWO، اسیلاتور موج روان - - RTW و اسیلاتور RTWO می باشند.که در بین آن ها RTWO به خطر داشتن نویز فاز و توان مصرفی کمتر برتری دارد.در اسیلاتورRTWO سیگنال در یک جهت در طول خط انتقال منتشر می شود و سیگنال های چند فازه با خروجی گرفتن روی مکان های مختلف خط انتقال به راحتی در دسترس هستند.در مقاله های [1,2] مزیت استفاده از این اسیلاتورها در تولید سیگنال های فرکانس بالا وسیستم های بی سیم را بیان می کند.
با توجه به اهمیت زیاد دقت فاز اسیلاتورهای متعامد بعنوان مثال در سیستم های بی سیم باید قابل کنترل وخطای فاز حداقل باشد. خطای فاز در این اسیلاتور بعلت عدم تقارن قطعات مدار و میس مچ خط انتقال می باشد و خروجی در نقطه مکانی دقیق روی خط انتقال باید باشد. در طرح پیشنهادی، میس مچ ناشی از خط انتقال را با توزیع غیر یکنواخت ظرفیت خازنی بر روی رزوناتور مدل می کنیم و با کنترل سرعت انتشار موج روان با این تغییر در خط انتقال خطای فاز را محاسبه می کنیم و روابط بین سیگنال های خروجی را می یابیم. بخش 2 مروری بر روابط پایه ی RTWO، بخش3 توضیح طرح پیشنهادی و بخش 4 نتایج شبیه سازی ارائه شده و در بخش آخر نتیجه گیری صورت می گیرد.
.2 اسیلاتورRTWO
در این بخش به اختصار مفاهیم پایه ایی اسیلاتورRTWO را بیان می کنیم، که ساختار مداری آن در شکل - 1الف - نشان داده شده است. RTWO از پیچ خوردگی دیفرانسیلی خط انتقال بفرم حلقه بسته به علت فید بک مورد نیاز برای نوسان درست می شود. بجای خط انتقال از مدار معادل فشرده نردبانی L,C استفاده می کنیم - شکل - 1ب - - L,C ظرفیت های سلف و خازنی واحد طول خط انتقال می باشند و فرکانش نوسان مدار با توجه به اینکه N تعداد بخش ها در مدل نردبانی است برابر است با: : با توجه به شکل 1 سیگنال های چند فازه را با خروجی گرفتن در موقعیت های مکانی مختلف بر روی رینگ می توان گرفت و عدم تقارن مداری بین قطعات باعث خطای فاز بین خروجی ها می باشد. در مسیر خط انتقال برای حفظ نوسان و تحمیل عملکرد مد فرد از تقویت کننده ای بفرم جفت معکوس کننده متقابل استفاده می کنیم که جایگزین توان اتلافی ناشی از خط انتقال می باشد.[3]
.3طرح پیشنهادی
RTWO ایی با 8 فاز خروجی که خط انتقال با طول الکتریکی یکسان هستند و بدلیل عدم تقارن خود خط انتقال مشخصه های تیکه های خط انتقال در اتصال متفاوت بوده و روابط ما بین آنها را می یابیم. عدم تقارن ناشی از خط انتقال را که منجر به خطای فاز می شود را با توزیع غیر یکنواخت ظرفیت خازنی در طول رینگ مدل می کنیم .[2] و با افزایش و کاهش ظرفیت خازنی به اندازه ΔC به ترتیب در گره های 1و3 که در شکل 2 نشان داده ایم و روابط برای این ساختار و برای این ترتیب تغییرات بدست آمده است.
سیگنال از گره می رود فرکانس نوسان ثابت می ماند چون ظرفیت خازنی کل خط انتقال ثابت می ماند ولی سرعت انتشار موج در طول خط انتقال رابطه مستقیم با ظرفیت سلفی خازنی دارد و موج انتشاری پیاپی سرعتش افزایش و کاهش می یابد.برای یافتن رابطه بین فاز ها و دامنه موج های خروجی ابتدا مشخصه هر بخش از خط انتقال را می یابیم.
- 2 - Z0= مشخصه امپدانس اولیه خط انتقال
- 3 - مشخصه امپدانس برای نواحی که ظرفیت خازنی افزایش یافت
- 4 - مشخصه امپدانس برای نواحی که ظرفیت خازنی کاهش یافت
- 5 - ثابت انتشار موج در مکان های بی تغییر
- 6 - ثابت انتشار موج در مکان های با افزایش ظرفیت
- 7 - ثابت انتشار موج در مکان های با کاهش ظرفیت
ولتاژ هر گره مجموع دو موج رونده در جهت +و- - ساعتگرد و پادساعتگرد - است - رابطه - 8 که با توجه به - شکل - 2در 8 گره 8 معادله بر حسب برقراری شرایط مرزی داریم و 8 معادله از انعکاس امواج ناشی از تغییرات خط انتقال داریم. در معادله اخر که شرایط مرزی در گره 44 پس از یک دور کامل است ولتاژ معادل گره را قرار می دهیم تا ولتاژ سایر گره ها را بر حسب آن بدست اوریم.
