סמסטר אביב תשע ב

‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )1‬פרויקט בחמרת מיקרוגל‪RF -‬‬
‫שם הפרויקט‪ :‬מקור תדר מבוסס ‪ YIG‬נעול על מהוד‪.‬‬
‫המנחה‪ :‬יורי קומורובסקי‬
‫ד"ר אהרון בלנק ‪[email protected]‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫מתנדי ‪ YIG‬הם סוג של מקורות תדר רחבי סרט בעלי רעש פאזה נמוך במיוחד‪ .‬השליטה בתדר‬
‫המתנד נעשית ע"י בקרת זרם בסליל המפעיל אותו ‪ .‬על מנת לייצב תדר בודד בעל רעש פאזה נמוך‬
‫נדרש שזרם הבקרה יהיה נקי מרעשים ‪.‬כמו כן נדרש לנעול את תדר המתנד למהוד פיזי בעל גורם‬
‫טיב גבוה ‪.‬בפרויקט זה נבנה מקור תדר שכזה כאשר בעזרת שינוי מכאני של מימדי המהוד ושינוי‬
‫עוצמת הזרם במתנד ניתן יהיה לקבל מקור תדר שהוא מצד אחד רחב סרט ומצד שני יציב ובעל רעש‬
‫פאזה נמוך ‪.‬‬
‫המטרה‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫תכן ומימוש בחמרה של מקור תדר מבוסס ‪. YIG‬בעל רעש פאזה נמוך ‪ ,‬נעול על תדר התהודה‬
‫של מהוד מכני מתכוונן ‪.‬‬
‫תחום העבודה הנדרש ‪ . GHz 8-88‬לוודא בקרה לינארית בתחום רוחב הסרט ‪.‬‬
‫הספק מוצא ‪ ( 10dBm‬מתייחס ליכולת מתנד ה ‪.) YIG‬‬
‫רעש פאזה של ‪ -120 dBc‬במרחק של ‪ 100kHz‬מהגל הנושא ‪.‬‬
‫בקרה אנלוגית של התדר כך שהזרם ב‪ YIG-‬ישנה את התדר וגם יפעיל מנוע לשינוי מכני של‬
‫מימדי המהוד ‪.‬‬
‫אופן מימוש‪:‬‬
‫‪ )8‬לימוד והבנה בסיסית של מקור תדר מסוג ‪ YIG‬נעול על מהוד ‪.‬‬
‫‪ )2‬תכן מכני‪ ,‬שרטוט חשמלי ‪,‬מצגת אמצע ‪.‬‬
‫‪ )3‬עריכה וייצור מעגל מודפס ‪.‬‬
‫‪ )4‬הרכבה וביצוע מדידות במעבדה ‪.‬‬
‫דרישות קדם‬
‫גלים ומערכות מפולגות או טק"ש‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )2‬פרויקט במיקרוגל ‪ -‬תהודה מגנטית‬
‫שם הפרויקט ‪ :‬מעגל תהודה משטחי קטן (מפולג) בתחום ‪12-18 Ghz Ku‬‬
‫‪Ku band Distributed surface micro resonator‬‬
‫מנחה‪ :‬ד"ר אהרן בלנק ‪ [email protected]‬וד"ר יגאל טוויג‪.‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫במכשור הדמית תהודה מגנטית אלקטרונית (‪ ,(ESR‬יש צורך במעגלי תהודה קטנים ומשטחיים בעלי מקדם‬
‫טיב ‪ Q‬גבוה‪.‬‬
‫הגדרת הפרויקט ‪ :‬תכנון‪ ,‬אופטימיזציה ובניית מעגל תהודה מודפס על מצע דיאלקטרי עם מקדם דיאלקטרי‬
‫גבוה (~‪.)561‬‬
‫‪ ‬תדר תהודה בתחום ‪. GHZ 51-51 :‬‬
‫‪ ‬מצע דיאלקטרי "רוטיל ‪ "Rutile‬אניזוטרופי מקדם דיאלקטר בצירים ‪.165,85,85 :x,y,z‬‬
‫‪ ‬צורת הזונטור‪ :‬דיסק בקוטר ~‪ 5.6‬מ"מ עם חריץ אחד או יותר ~‪ 12‬מיקרון‪.‬‬
‫‪ ‬המטרה היא תכנון מבנה אופטימלי כדי לקבל מקסימום שדה מגנטי במרכז הרזונטור‪.‬‬
‫‪ ‬תכנון‪ ,‬ניתוח ואופטימיזציה באמצעות תוכנת ‪ CST‬לניתוח אלקטרומגנטי‪.‬‬
‫‪ ‬שיטת הייצור ‪ :‬נידוף נחושת באמצעות לטוגרפיה בחדר נקי על מצע הרוטיל‪.‬‬
‫‪ ‬בדיקת ההתקן במעבדת תקשורת או מעבדת ‪ ESR‬בפקולטה לכימיה‪.‬‬
‫‪ Q ‬גבוה יתקבל כתוצאה מקירור ההתקן ל‪ 4K -‬באמצעות הליום נוזלי ב ‪( CRYOSTAT‬לא‬
‫במסגרת הפרויקט)‬
‫מידע נוסף‬
‫‪ ‬קורס חובה "גלים ומערכות מפולגות"‪ ,‬ידע נוסף יתרון‪.‬‬
‫‪ ‬ידע מוקדם בשימוש בתוכנת ‪ CST‬יהווה יתרון משמעותי במהלך הפרויקט‪.‬‬
‫‪ ‬צורת מעגל תהודה בסיסי‬
‫‪‬‬
‫דוגמאות לאופטימזצית צורת הרזונטור‪:‬‬
‫תהודה‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )3‬הצעה לפרויקט בתכן ‪RFID‬‬
‫שם הפרוייקט‪ -:‬ממוש בחומרה של חוקר אוניברסלי ‪RFID‬‬
‫המנחה‪ :‬קומרובסקי יורי ‪ [email protected]‬טל‪8574 .‬‬
‫כללי‬
‫נושא הפרויקט –בזיהוי מטרה – ‪ . RFID‬המערכת כוללת תג פסיבי שהינו ה‪ - ID-‬המטרה שמחזירה קוד‬
‫מידע כל עוד המשדר ( החוקר ) "מאיר" אליה‪ .‬בהפסק השידור – ההארה‪ -‬יפסיק התג להחזיר מידע‬
‫(בדומה למראה )‪ .‬התג יכול להחזיר את אותו התדר תוך איפנונו במידע ‪ ,‬או תדר הרמוני ‪ -‬השונה מתדר‬
‫המשדר ‪ ,‬כדי ששניהם יתאפשרו בו זמנית ‪ .‬במקרה של תג פאסיבי ‪ ,‬התג ישתמש באנרגיית השידור יטען‬
‫לממתח ‪ DC‬ויגיב אל החוקר ‪ -‬שהינו למעשה מקמ"ש ( משדר‪/‬מקלט ) ‪.‬‬
‫זוהי מערכת תקשורת שכוללת ‪-‬חוקר‪ -‬המשדר וקולט באנטנה יחידה ‪ ,‬ותגים משיבים ‪ -‬המטרות ‪ .‬תחומי‬
‫התדר המותרים לשימוש הינן אפליקציות ‪ 915Mhz – 868Mhz : PCS‬וגם בתחום ה‪. WiFi -‬הספקי‬
‫שידור מקובלים ‪- 30dBm‬לזיהוי של תגים בטווח מ ‪ 00‬ס"מ ועד ‪ 10‬מ'‪.‬‬
‫התקן הנפוץ ‪ , EPC Global Gen2‬דורש שידור וקליטה באותו התדר באנטנה יחידה של החוקר ‪.‬‬
‫שיפור בנצילות הספק שידור ‪/‬מרחק של התג יגדל בהרבה באם נקלוט בתדר הרמוני ‪ ,‬אך זה בניגוד לתקן‪.‬‬
‫מטרת הפרוייקט‬
‫המטרה לתכנן ולממש בחמרה חוקר ‪ RFID‬אוניברסאלי שתומך בתקן ‪ . EPC Global Gen2‬המימוש‬
‫יעשה ברכיב ‪ RFIC‬שניתן לרכישה וסביבו תבנה החומרה הנדרשת להפעלתו ‪ .‬המפענח בחוקר אינו מכיר‬
‫את המקודד ולכן תהליך הזיהוי והסנכרון של המידע הינו תהליך הקשור לרכיב ה‪ RFIC -‬שיבחר ‪.‬‬
‫יש לשקול את בחירת תחומי התדר ‪ UHF -‬או ‪ - WiFi‬מותנה ב ‪ RFIC‬שיבחר ‪.‬‬
‫האנטנות נתונות ואינן כלולות בהגדרת הפרויקט ‪.‬‬
‫אופן המימוש‬
‫יש לשקול את המימוש ‪ -‬בחירת תחומי התדר ‪ UHF -‬או ‪ - WiFi‬מותנה ב ‪ RFIC‬שיבחר ‪.‬‬
‫לבחור ולהזמין את רכיב ה‪ RFIC -‬המתאים ‪.‬‬
‫יש לתכנן מעגל חמרה מזערי ככל האפשר ‪ ,‬כדי שיהיה נייד ‪.‬‬
‫שרטוט חשמלי ‪ ,‬עריכה וייצור ‪ PCB‬על מצע דורואיד ומשולב–מצע מסוג – ‪ FR4‬בטכנולוגיה מיקרוסטריפ‪.‬‬
‫לבצע סימולציות אלקטרומגנטיות ברמת ה‪ SCHEMATIC -‬של רשתות התאום הדרושות לחיבור ל‪.RFIC-‬‬
‫שלבים בפרויקט‬
‫‪ )1‬לימוד והבנה של אפליקציות ממומשות ל‪. RFID-‬‬
‫‪ )2‬לימוד תכנת ‪ – CST or ADS or AWR‬תכנת סימולציה אלקטרומגנטית ‪.‬‬
‫‪ )0‬ביצוע סקר ספרות בנושא‬
‫‪ )8‬שרטוטים חשמליים והעברה לעריכה וייצור ‪. PCB‬‬
‫‪ )7‬הרכבה ‪ ,‬ביצוע מדידות והשוואה לתכן‪.‬‬
‫דרישות קדם‪ - :‬גלים ומערכות מפולגות או טקייש‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫)‪ (5‬פרויקט תקשורת תת ימית אולטראסונית‬
‫שם הפרויקט‪ :‬מכשיר תקשורת אולטראסוני עבור קבוצת צוללים‬
‫המנחה‪ :‬דר' בנימין קנטור ‪[email protected]‬‬
‫יועץ‪ :‬דניס דיקריוב ‪[email protected]‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫קיימים מספר מכשירי ניווט ותקשורת אולטראסוניים עבור צוללנים‪ .‬בד"כ הם מיועדים עבור זוג צוללנים‬
‫בלבד‪ .‬אך לעיתים קרובות צוללנים מתאמנים ועובדים בקבוצות של ‪ 4-6‬איש‪ .‬במקרים אלו נדרשת תקשורת‬
‫בין חברי הקבוצה ע"י העברת מספר מוגבל של הודעות מוגדרות מראש הנמצאות בזיכרון המכשיר‪.‬‬
‫המטרה‪:‬‬
‫• לפתח אלגוריתם תקשורת עבור מספר צוללנים (עד ל‪ 4 -‬משתמשים) ע"י העברת הודעות מוגדרות‬
‫מראש‪.preamplifier power P=1w ,pass band f=5kHz ,carrier frequency f=50kHz .‬‬
‫• לפתח מעגל חשמלי של המכשיר‪.‬‬
‫• לכתוב תוכנה עבור מיקרו‪-‬מעבד‪.‬‬
‫• לבנות דגם של המכשיר‪.‬‬
‫‪Device Block-Diagram‬‬
‫אופן מימוש‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫לימוד והבנה בסיסית של תקשורת תת‪-‬ימית אולטראסונית‬
‫תכן שרטוט חשמלי‬
‫עריכה וייצור מעגל מודפס של דגם‬
‫הרכבה וביצוע מדידות במעבדה‬
‫‪Bibliography:‬‬
‫‪Nejah Nasri, Modulation/Demodulation Techniques with FPGA’s Architecture to improve OFDM‬‬
‫‪Wireless Underwater Communication Transceiver, 0--/.@0-7803-9727-4/06/$20.00 -2006 IEEE‬‬
‫‪US Patent # 4563758.‬‬
‫‪Manual of “Dive Tracker SPORT” distributed by Desert Star System Co., CA, 95039-006, USA.‬‬
‫דרישות קדם‪ :‬גלים ומערכות מפולגות או טק"ש‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫המעבדה לתקשורת‬
‫סמסטר אביב תשעייב‬
‫(‪ )6‬הצעה לפרויקט בתכן ‪RFID‬‬
‫שם הפרוייקט‪ :‬ממוש בחומרה של משדר ‪ OOK‬בהספקים נמוכים‬
‫המנחה‪:‬‬
‫קומרובסקי יורי‬
‫כללי‪( RFID :‬ראשי תיבות של‪ )Radio Frequency Identification :‬היא טכנולוגיה של תיוג אלקטרוני‬
‫באמצעות גלי רדיו‪ .‬הטכנולוגיה מבוססת על התקנים קטנים (תגיות) המוצמדים לעצם אותו מעוניינים לזהות‪,‬‬
‫ומאחסנים מידע הניתן לקריאה על ידי מכשיר מתאים באופן אלחוטי תוך שימוש בגלי רדיו‪ .‬קיימות תגיות‬
‫פסיביות ‪ -‬ללא מקור כוח‪ ,‬ואקטיביות ‪ -‬הכוללות סוללה‪.‬‬
‫מטרת הפרוייקט‪ :‬לתכן תגית אקטיבית (משדר) זעירה (בגודל פיזי לא יותר מ‪ )01x10x10 mm -‬ודלת‬
‫הספק עם יכולות לשדר מידע סיפרתית לטווח ‪ 2000‬מטר בנוכחות שני קירות בטון‪.‬‬
‫נדרש למצוא קונפיגורציה אופטימלית עבור המשדר (סוללה מתאימה‪ ,‬סוג המשדר המשלב דרישות עבודה‬
‫יציבה ובטוחה עם הגודל הזעיר)‪ ,‬לבחור וסמלץ אנטנה קטנה ולבחור תדר עבודה‪.‬‬
‫אופן המימוש‪ :‬יש לתכנן ולממש משדר עם רוחב סרט ‪ ,01%‬הספק יציאה ‪ mW011‬ויציבות גבוה (לתדר‬
‫ולהספק ‪) RF‬‬
‫המימוש יעשה על מצע מסוג – ‪ FR4‬או ‪ ROGERS‬בטכנולוגיה מיקרוסטריפ‪.‬‬
‫שלבי העבודה‪:‬‬
‫‪ )1‬לימוד תכנת ‪ ADS or AWR‬ושאר תוכנות עזר‪.‬‬
‫‪ )2‬ביצוע סקר ספרות ולימוד שיטות תכן אנטנה‪.‬‬
‫‪ )3‬תכן מעגל ברמה של ‪ SHEMATIC‬כולל רשתות תאום‪.‬‬
‫‪ )4‬ביצוע סימולציות ‪.‬‬
‫‪ )5‬עריכה סופית‪.‬‬
‫‪ )6‬בניית אבטיפוס‪.‬‬
‫‪ )7‬ביצוע מדידת להשוואה לתכן‪.‬‬
‫דרישות קדם‪ - :‬גלים ומערכות מפולגות או טקייש‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשעייב‬
‫המעבדה לתקשרת‬
‫(‪ )70‬פרויקט בתקשורת לייזר‬
‫שם הפרויקט‪ :‬תקשורת לייזר‪ ,‬מציאת כיוון‪.‬‬
‫מנחה‪Yuri Komarovsky :‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫משתמשים בתקשורת לייזר בחלל ובאוויר בהצלחה כבר עשרות שנים‪ .‬אבל תקשורת לייזר ימית הופיעה רק‬
‫לאחרונה וכיום נמצאת בעיקר במחקר‪ .‬היתרון של תקשורת לייזר הוא אפשרות להעביר כמות גדולה של המידע‪.‬‬
‫אחת הבעיות בתקשורת לייזר ‪ -‬הוא כיוונון של מערכת אופטית למערכת שעומדת מולה בשטח‪.‬‬
‫מטרות‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫לבנות מערעת של תקשורת אופטית‪.‬‬
‫להוסיף מארחת כיוונון של קרן לייזר למרכז מכלת שעומד מולו‪.‬‬
‫לפתח את התהליך של חיפוש בהמצאות לייזר מערכת שעומדת מולה‪.‬‬
‫אורך גל של לייזר הוא ‪ ,532nm‬עוצמה ‪.5 mW‬‬
‫בקו ניסיוני אפשר להשתמש איפנון תדירות נמוכה‪.‬‬
‫אופן מימוש‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫לימוד והבנה של קו ניסיוני‬
‫תכן שרטוט חשמלי‬
‫עריכה וייצור מעגל אופטי וחשמלי‬
‫הרכבה וביצוע מדידות במעבדה ובשטח‪.‬‬
‫דרישות קדם‬
‫גלים ומערכות מפולגות או טק"ש‪.‬‬
‫‪Fig. 1 Communication Laser Line‬‬
‫‪, 4 – Photodiode, 5 – Oscilloscope‬עדשה – ‪1 – Red laser pointer, 2 –beam modulator, 3‬‬
‫‪Bibliography:‬‬
‫‪1. T.Scholz, Using Laser Communication Above Water and Underwater. Sea Technology, May‬‬
‫‪2011, pp.43-45.‬‬
‫‪2. S.S.Hong, M.S.Mermelstein, D.M.Freeman, Reflective Acousto-Optic Modulation with Surface‬‬
‫)‪Acoustic Waves. Applied Optics, Vol.43, Issue14, pp.2920-2924 (2004‬‬
‫‪3. E.Zolotoyabko, E.Jacobsohn, D.Shechtman, B.Kantor, J.Salzman, X-ray diffraction study of‬‬
‫‪surface acoustic wave device under acoustic excitation. J. Appl. Phys. 73 (12), 15 June 1993,‬‬
‫‪pp.8647-8649.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )8‬פרויקט במיקרוגל ‪ -‬תכן ‪MMIC‬‬
‫שם הפרויקט ‪:‬‬
‫חקר‪ ,‬אפיון ותכן של מגבר דל רחש (‪ )LNA‬רחב סרט בטכנולוגית ‪.RFCMOS‬‬
‫מנחה‪ :‬אלכסיי דיסקין ‪ [email protected]‬ודר'‪ .‬אברהם סעד‬
‫כללי‪:‬‬
‫בשנים האחרונות טכנולוגית ‪ CMOS‬לתכנון מעגלים משולבים בתדרי רדיו הפכה לנפוצה בתחום שבבי ה‪-‬‬
‫‪ RF‬בשל היותה זולה וניתנת לייצור בכמויות גדולות עם אחוז כשלים נמוך‪ .‬התקנים מבוססי ‪ CMOS‬צורכים‬
‫מעט הספק ואינם מייצרים כה הרבה חום כמו התקנים בטכנולוגיות אחרות‪ .‬טכנולוגיה זו מאפשרת שילוב של‬
‫פונקציות רבות (כגון מעגליי ‪ RF‬יחד עם מעגלים אנלוגיים וספרתיים) בשבב אחד ללא מעבר בין טכנולוגיות‪.‬‬
‫בשל היותה משלימה (‪ )Complementary‬מעגלי ‪ RF‬ניתנים לבקרה על ידי אותות דיסקרטיים על ידי שילוב‬
‫של מעגלי פיצוי ולוגיקה אשר מפקחים על מעגלי ה‪.RF-‬‬
‫המטרה‪:‬‬
‫לימוד מושגים בסיסים בתכן מעגלי – ‪ RF‬בעזרת טרנזיזטורי ‪ FET‬ככלל ו‪ MOS -‬בפרט‪ .‬סטודנטים יידרשו‬
‫לעשות חקר מאמרים על מגברי דל רחש בתחומי תדר דומים ויידרשו ללמוד את הטופולוגיות המקובלות לתכן‬
‫מגבר דל רחש בטכנולוגיה נתונה ויאפיינו את המעגל בהתאם לדרישות המגבר‪ .‬סטודנטים יתכננו את המעגל‬
‫ברמה הסכמטית‪ ,‬יוכיחו את היכולת שלו וייצרו את ה‪ layout-‬של המעגל לפי כליי התכן של המפעל ( ‪Fab‬‬
‫‪ .) DRC‬סטודנטים יידרשו להריץ סימולציות אלקטרומגנטיות על חלקים של המעגל על מנת להוכיח את‬
‫נכונות ה‪ .layout-‬המעגל ייוצר ב –‪.TowerJazz‬‬
‫מפרטי המעגל‪:‬‬
‫רוחב סרט – ‪DC-5 GHz‬‬
‫ספרת הרחש הדרושה‪2dB :‬‬
‫הגבר המעגל‪20dB :‬‬
‫תאום כניסה ויציאה לפי התכן‪.‬‬
‫טכנולוגית ייצור‪TowerJazz RFCMOS 0.18u :‬‬
‫תוכנות ‪ CAD‬אשר בהם הסטודנטים ישתמשו במהלך הפרויקט‪:‬‬
‫‪ADS,ADS Momentum,Cadence Spectre RF, Cadence Virtuoso Layout‬‬
‫דרישות קדם‪:‬‬
‫טק"ש או מעגלים משולבים בתדר רדיו‪.‬‬
‫הפרויקט הינו סמסטריאלי‪ .‬ניתן להרחבה עבור‬
‫הוצאה לייצור ב‪ TOWER -‬וביצוע מדידות‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )9‬פרויקט בתקשורת לווינים‪ -‬שידור ‪/‬קליטה בחמרה‬
‫בשת"פ עם מפא"ת‪ -‬משרד הבטחון‬
‫שם הפרויקט‪ :‬מימוש בחומרה של משדר‪/‬מקלט ‪ RF‬לישומי אותות רחבי סרט‬
‫המנחים‪:‬‬
‫משה נמר ‪0522615768 [email protected]‬‬
‫בירן אבי ‪0544832713 mailto:[email protected]‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫הפרויקט משלב תכן מקמ"ש לתקשורת לוונים בחומרת ‪, RF‬לצד הכרה בסיסית של טכניקות איפנון אות ספרתי‬
‫לישומי תקשורת ‪ . Wireless‬התקשורת בין תחנת הקרקע ללווין הינה בתדרי ה‪ x Band -‬ומעבר בתדר ביניים‬
‫הינו תחום ה‪ . ) wireless 2.4 Ghz ( S -‬בפרויקט נבנה גם את האפנן וגם את המקלט ‪ .‬קצב המידע הנדרש‬
‫לאפנן הינו ‪ ( 300MB‬רוחב הסרט של הערוץ ב‪ RF -‬הינו ‪ .) 72Mhz‬המידע יינתן מצב"ד ייעודי קיים במעבדה‬
‫המשמש לבדיקות אפיון של מכלולי ‪ RF‬מהמשוכללים הקיימים היום בשוק ‪ .‬בעזרת הצב"ד ניתן גם למדוד את איכות‬
‫האותות הנקלטים ( ‪.) EVM‬הסטודנטים יחשפו לתכן ומדידות האופיניים למשדרי ‪ RF‬לישומי תקשורת ספרתית‬
‫מהירה‪ ,‬תוך שימת דגש על מזעור העיוותים שהמערכת כופה על האותות המשודרים‪.‬‬
‫מטרת הפרויקט‪:‬‬
‫תכנון ומימוש בחמרה של מכלול שידור‪/‬קליטה ב‪ RF -‬לאותות ספרתיים רחבי סרט (לא פחות מ‪ ) 300MB -‬לתדר‬
‫‪ IF‬של ‪ 2.4Ghz‬והספק השידור נומינלי ‪ . 20dBm‬המכלול יתבסס על ממירי תדר ‪ I&Q‬כגון של חברת‬
‫‪ AD8346- AD8347 ,Analog-Devices‬התואמים את תחומי השידור של מערכות ‪ Wireless‬למיניהם‪.‬‬
‫לצורך ההמרה יידרש מקור תדר‪ -‬סינתיסייזר שישמש בו זמנית את המשדר וכן את המקלט ‪.‬‬
‫אופן מימוש‪:‬‬
‫‪ ‬הכרה של טכניקות תכן ‪ RF‬של מכלולי שידור רחבי סרט‬
‫‪ ‬הגדרת מיפרט ביצועים למכלול השידור‪.‬‬
‫‪ ‬לימוד של מבנה אפנני ‪ I&Q‬וניתוח הגורמים המשפיעים על עוותי אות ‪.‬‬
‫‪ ‬תכן מערכתי ‪ ,‬שרטוט חשמלי ‪.‬‬
‫‪ ‬בנית מכלול שידור המשלב את ממירי התדר מסוג ‪ I&Q‬ואלמנטים נוספים על פי דרישות המפרט וביצוע‬
‫מדידות ( ניתן להיעזר ב‪ EVB -‬קיים במעבדה )‪.‬‬
‫‪ ‬כנ"ל בניית מכלול של מקלט ‪.‬‬
‫‪ ‬העברה לעריכה וייצור מעגל מודפס ( מי שמעוניין לערוך עצמאית ב‪. ) Altium -‬‬
‫‪ ‬הרכבה וביצוע מדידות ידניות וממוחשבות תוך שימוש בחומרת הצב"ד ‪.‬‬
‫דרישות קדם‬
‫גלים ומערכות מפולגות או טק"ש‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )01‬פרויקט תקשורת אופטית‪ -‬מיקרוגל‬
‫שם הפרויקט‪ :‬מימוש מקור תדר גבוה בגלים מ"מ בעזרת מערכת אופטית (‪) ROF‬‬
‫המנחים‪ :‬משה נמר ‪8255562250 [email protected]‬‬
‫פרופ' משה הורביץ‬
‫כללי‪:‬‬
‫נושא הפרויקט ‪ - Radio Over Fiber- ) RoF ) -‬זוהי טכנולוגיה מתפתחת בהעברת אות אנלוגי – אותות ‪RF‬‬
‫בסיבים אופטיים ‪.‬טכנולוגיה זו שונה מהעברת אותות ספרתיים‪ -‬לוגים שבה הלייזר מאופנן בין "‪ "8‬ל‪( "6" -‬יש\אין‬
‫אור)‪ .‬אותות רדיו בעצמה חלשה ‪,‬כפי שנקלטים באנטנה לא ניתנים להעברה בסיב עקב רעש הלייזר ‪.‬‬
‫בפרויקט זה נידרש להכפלות של מקור תדר ‪ RF-‬באמצעות אפנון התקן אופטי מסוג ‪:‬‬
‫‪ . )MZMs)- Mach –Zehnder modulators‬האפנן ייצר הרמוניות שגם הגבוהות שבהן יישמרו תוך ניצול‬
‫היתרון הנובע מהניחות החלש בסיב האופטי ‪.‬‬
‫האות המתקבל מאפנון ‪ MZMs-1‬יוזן אל ‪ MZMs-2‬בהזזת פאזה מתאימה ומיקום נקודת עבודה נכונה של ה‪-‬‬
‫‪ MZMs‬ניתן לחסר את רכיבי התדר הנמוכים ולהפיק את רכיב התדר הגבוה – הרצוי (ללא צורך בשימוש‬
‫במסננים)‪ .‬שיטה זו הינה אחת מתוך אפשרויות נוספות הניתנות לשיקול בפרויקט זה במימוש כופל תדר ‪. RF‬‬
‫מטרת הפרויקט‪:‬‬
‫תכנון ומימוש בחמרה של מכלול יחידות ‪ , MZMs‬מסיט פאזה ‪ ,‬יחידת גלאי אופטי –‪ . PD‬מקור תדר ה‪RF -‬‬
‫הנמוך ‪ ,‬אותו אנו מעוניינים להכפיל ניתן ע"י מקור תדר‪ -‬צב"ד או ‪ . COMB Generator‬הטווח המרבי של‬
‫תדרי העבודה של יחידות ה‪ MZMs -‬וכן ה‪ PD -‬הינם ‪ . 40GHz‬מסיבה זו התדר אותו נאפנן יהיה ‪. 10Ghz‬‬
‫במידה וניווכח במגבלות הפעלת המערכת ב‪ , 40Ghz -‬יישקל תדר אפנון נמוך יותר ‪.‬‬
‫אופן מימוש‪:‬‬
‫‪ ‬לימוד והבנה של אופן פעולת אפנן אופטי ‪. MZMs -‬‬
‫‪ ‬קריאה של אפשרויות נוספות לאפנון מעבר למתואר לעיל ‪.‬‬
‫‪ ‬מצגת אמצע וקבלת החלטה על המבנה אותו נממש ‪.‬‬
‫‪ ‬בנייה בחמרה של מכלול מסיט פאזה רציף מבוקר אנלוגי או דיגיטלי לאות ה‪ RF -‬שאותו נכפיל‪ .‬התכן‬
‫והמימוש בתחום ‪. 5Ghz-10Ghz‬‬
‫‪ ‬הכנת מערכת כיול לתפוקת אות ה‪ RF‬ע"י גלאי האור ‪(. PD‬הספק ‪ RF‬משודר ‪ ,‬הספק אופטי ‪ ,‬הספק ‪RF‬‬
‫מתקבל ) ‪.‬‬
‫‪ ‬הרכבת המערכת וביצוע מדידות ידניות וממוחשבות תוך שימוש בחומרת הצב"ד במעבדה לתקשורת אופטית ‪.‬‬
‫דרישות קדם‬
‫גלים ומערכות מפולגות או טק"ש‪.‬‬
‫אלקטרואופטיקה – פיסיקה של לייזרים‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫)‪ (11‬משדר אולטרסוני תת ימי עבור מודולציית ‪OFDM‬‬
‫המנחה‪ :‬דר' בנימין קנטור ‪[email protected]‬‬
‫יועץ‪ :‬דניס דיקריוב ‪[email protected]‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫אפנון ‪ OFDM‬מאפשר להגיע לשיעור גבוה של העברת מידע באמצעות מסלולים רבים בערוץ אקוסטי תת ימי‪ ,‬במיוחד בעזרת‬
‫יישום של טכניקות‪ . MIMO.‬אבל ביישום ‪ OFDM‬קיימים אתגרים בפרמטרים מיוחדים של משדר אותות אקוסטי‪ ,‬כגון טווח‬
‫דינמי‪ ,‬רוחב סרט‪ ,‬שינויי אמפליטודה קטנים (תיאום טוב של מגבר הספק למתמר אולטרסוני)‪.‬‬
‫מטרת הפרויקט‪:‬‬
‫לפתח את המעגל החשמלי של המשדר‪.‬‬
‫לבצע סימולציות‪.‬‬
‫לבנות דגם של המשדר‪.‬‬
‫לבדוק פעולת המשדר במערכת נסיונית‪.‬‬
‫פרמטרים של המגבר‪:‬‬
‫‪Center frequency f0 = 50 kHz, output power P = 1W, passband ∆f = 4kHz, source power Ps = 0 – 12dBm.‬‬
‫הערה‪ :‬המתמר האקזוטי כבר קיים ועומד לרשות הסטודנטים‪ .‬יש צורך לתאום את החיבור המתמר על המשדר‬
‫אופן מימוש‪:‬‬
‫‪1.‬‬
‫לימוד והבנה בסיסית של תקשורת תת‪-‬ימית אולטראסונית (לרבות הכרת המתמר האקוסטי ותכונותיו)‬
‫‪2.‬‬
‫תכן שרטוט חשמלי‬
‫‪3.‬‬
‫עריכה וייצור מעגל מודפס של דגם‬
‫‪4.‬‬
‫הרכבה וביצוע מדידות במעבדה‬
‫דרישות קדם‪ :‬גלים ומערכות מפולגות או טק"ש‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ ) 11‬הצעה לפרויקט בתכן ‪ RF‬בחמרה‪.‬‬
‫שם הפרויקט‪ - :‬שיטות אופטימליות לתאום רכיבים לא לינאריים‬
‫מנחה ‪ :‬יונתן בירן ‪[email protected]‬‬
‫‪050-8334774‬‬
‫כללי‬
‫מערבלי מיקרוגל שהם רכיבים לא ליניאריים‪ ,‬משמשים לתרגם קטע אחד של ספקטרום התדרים לחלק אחר של‬
‫הספקטרום‪ ,‬בלי לעוות את האותות בתחום‪ .‬עיוותי אותות‪ ,‬שהם גורם מפתח בעיצוב מערכות מיקרוגל מורכבות‪,‬‬
‫השתפרו במשך השנים עם כניסתם של מערבלים מאוזנים ( ‪ .)Double Balanced, Triple Balanced‬אך‬
‫הנושא עדיין בעייתי עקב הצורך להתייחס לערבל כאל אבן בניין מתואמת במסגרת תכנון המערכת‪.‬‬
‫מטרת הפרויקט ‪:‬‬
‫בפרויקט זה יש‪:‬‬
‫‪ ‬לחקור דרכים שונות לתאום רכיבים לא לינאריים (מערבלים)‬
‫‪ ‬לבצע סימולציות‬
‫‪ ‬לממש ולמדוד דוגמאות לכל אחד ואחד‬
‫‪ ‬להמליץ על תחומי השימוש של כל שיטה‪.‬‬
‫אופן המימוש‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫סקר ספרות מקיף‬
‫תכן וסימולציה בתוכנה ‪.ADS‬‬
‫שירטוטים חשמליים וכן ‪. LAYOUT‬‬
‫מימוש בטכנולוגיה מיקרוסטריפ‪.‬‬
‫שלבי העבודה‬
‫‪ )1‬סמסטר ראשון‪:‬‬
‫‪ .a‬סקר ספרות מקיף‬
‫‪ .b‬הכרת תוכנת סימולציה ‪ ADS‬או תוכנה אחרת למיקרוגל‬
‫‪ .c‬תכן ראשוני‪ ,‬בחירת רכיבי מיקרוגל וסימולציה‬
‫‪ )2‬סמסטר שני‪:‬‬
‫‪ .a‬ממוש מעגלי מיקרוגל‬
‫‪ .b‬הרכבת המעגלים‬
‫‪ .c‬מדידות והשוואה לבצועים תאורטיים‬
‫דרישות קדם‪ - :‬גלים ומערכות מפולגות או טק"ש‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
.‫ בחמרה‬RF ‫) הצעה לפרויקט בתכן‬21(
.UHF ‫ מעביר פס בתחום‬Class E ‫ פיתוח ומימוש בחומרה של מגבר‬:‫שם הפרויקט‬
054-6365331
[email protected] ‫ דר' ולדימיר סמירנוב‬: ‫מנחה‬
Project Title: Development of a pass-band amplifier for UHF band.
Supervisor: Dr. Vladimir Smirnov
General:
In the UHF and VHF bands it has a need for high efficiency (more than 30%) amplifiers
with power levels of units and tens of Watt For example, in mobile communications such
device determines the working interval (without recharging its) of the power battery. It is
known that the SMPA (power amplifiers with a switch-mode operation of transistors) of
class-E have the desired properties. Supervisor offers to perform development SMPA of
class-E with the given parameters and to solve along the way a number of tasks of the
research nature, in particular, to formulate a script for CAD (computer aided design) of
SMPA.
The aim of the project:
An experimental confirmation (by results of simulation of the final scheme) of the selected
design techniques of effectively pass-band SMPA. The SMPA technical data: Output power
-12W in 20% band with carrier 0.9GHz. Supply voltage for all circuits - no more than 28V.
Load impedance - 50 Ohm.
Recommended class of amplification is E and the way to realize of pass-band amplification
is reactance compensation, which helps to form the desired shape of Z_input characteristics
of load network.
The pass of implementation :
Consultation with the supervisor every 1-2 weeks on the content of the studied references and
summaries of progress reports. Development of the final report by the union of progress
reports on steps 1-2, 3, 4, 5-6.
The stages of work plan are:
1 .- Study and analysis of flow charts and algorithms for constructing energy-efficient passband SMPA (classes
D, F, E). Browse by subject. Selecting a block diagram and the algorithm of
implementation.
2 .- Study of AWR - CAD program for a switch-mode (SM devices) of the transistor
amplifier.
2
Development of the script for designing in an AWR environment.
3 .- Select the type and P / N of the power transistor for SMPA. To explore the model of the
selected type of
transistor in CAD. The measurement of equivalent parameters of transistors, that are seen
by D-S, using the
models of transistors and the method of reactance compensation (RC).
4 .- The development of electrical circuits and parameters measuring instruments envisaged
by script and based
on using of lumped elements. Two problems require best-effort: - Development of
circuits for the matching
of the input signal source with the intrinsic impedance of transistor, visible from the G-S;
- Development of the load network for the matching of the output parameters of the
transistor with the
standard load resistance at a given frequency band, and with other requirements.
5 .- The development of electrical circuits and parameters measuring instruments using of
elements such as
transmission lines (microstripes) for the final circuit created at point 4.
6 .- Analysis of the design on the results of simulations of circuits by 4,5 points.
Requirements for the scholarship of project executor:
Experience with CAD AWR, such as laboratory work in this environment. Introduction to the
modern theory of RF transistors and solid state amplifiers, for example, according to STEVE
C. CRIPPS "RF Power Amplifiers for Wireless Communications", 1999. Basic understanding
of the transmission-line (microstrip) implementation of electronic circuits.
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )13‬פרויקט בתקשורת ‪ -‬בשת"פ מפא"ת‬
‫שם הפרויקט‪ :‬מקלט בחמרה ‪-‬רגיש במיוחד ‪-‬לגילוי מקורות שידור זעירים‪ -‬בלתי נראים‪.‬‬
‫המנחה‪ :‬משה נמר ‪8255562250 [email protected]‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫בהמשך לפרויקט מימוש "משדרונים" זעירים (בלתי נראים – מפוזרים בשטח במיקום לא ידוע ) ‪ ,‬יש‬
‫צורך במימוש מקלט ‪ ,‬על מנת לגלות את מיקומו של ה "משדרון" ‪.‬‬
‫קיים תסריט – בטחוני ‪ ,‬לפיו מפוזרים על פני שטח נרחב ‪" ,‬משדרונים " זעירים הפועלים באותו תדר‬
‫רדיו ובעלי קוד הפעלה שונה זה מזה ‪" .‬המשדרון " מסוגל לשדר כ‪ 44 -‬שעות מרגע הפעלתו ולהיקלט עד‬
‫מרחק של ‪ 2‬ק"מ במצב אופטימלי ( גורמי חסימה חלשים ) ‪ .‬במידה וה "משדרון" יימצא מאחורי חוסם‬
‫חזק – כגון קיר בטון ‪ ,‬אזי טווח השידור שלו יקטן ‪.‬‬
‫ל"משדרון" אנטנת שידור מזערית‪ .‬הנצילות שלה תיפול במידה וה"משדרון" ייזרק כך שרוב הספק‬
‫השידור יבלע בקרקע ‪.‬בשלב זה לא קיים פתרון המבטיח שה"משדרון " ייפול כך שלא יפסיד קרינה‬
‫לפני הקרקע‪.‬‬
‫ה"משדרון" ישדר באופן לא רציף (אלפית מהזמן) ‪ ,‬ע"מ לחסוך בהספק הסוללה ‪.‬‬
‫המטרה‬
‫בפרויקט זה יש לתכנן ולממש את המקלט ‪ ,‬אשר תפקידו לאתר את ה"משדרון" ‪ .‬האיתור אפשרי‬
‫ליישמו באופנים שונים‪ ,‬ע"מ לקבל כיוון אל המטרה ‪ .‬בפרויקט זה לא נתמקד בטכניקות מציאת כיוון‬
‫אלא בשיטת " חם‪ -‬קר " ולציין מהוא קוד המטרה‪.‬‬
‫לא קיימת מגבלה על גודל המקלט וגודל האנטנה הנדרשת למקלט ‪.‬‬
‫אופן המימוש ‪:‬‬
‫יש לתכנן ולממש ראש ‪ ( Front- End ) RF-‬בתדר שבו פועל ה"משדרון " וברוחב סרט הנדרש ‪.‬יש‬
‫להדגיש ‪ NF‬קטן עד כמה שאפשר ‪ .‬ההמרה לפס בסיס תתכן באופן ‪ HOMODYN‬או ‪ HETRODYN‬תוך‬
‫שילוב גלאי קוודרטורה ‪ .‬יש לתכנן סינכרון של המקלט לפאזת האות הנקלט וכן פענוח הקוד ‪.‬‬
‫האנטנה הנדרשת אינה כלולה במימוש הפרויקט ( תינתן אנטנה ) ‪.‬‬
‫המרות התדר – יש לממש בעזרת רכיבי סינתיסייזר ניתנים לתכנות ‪.‬‬
‫‪)1‬‬
‫‪)2‬‬
‫‪)3‬‬
‫‪)4‬‬
‫לימוד והבנה בסיסית של מבנה מקלט – הומודיין ‪ ,‬הטרודיין ‪.‬‬
‫תכן חשמלי ‪ ,‬שרטוט חשמלי ‪,‬מצגת אמצע ‪.‬‬
‫עריכה וייצור מעגל מודפס ‪.‬‬
‫הרכבה וביצוע מדידות במעבדה ‪.‬‬
‫דרישות קדם‬
‫גלים ומערכות מפולגות או טק"ש‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫)‪ (14‬העברת אנרגיה אלקטרומגנטית‬
‫שם הפרויקט‪ :‬יחידת טעינה אלחוטית לסוללה של מנוע אופניים‪.‬‬
‫מנחה‪:‬‬
‫דר‪ .‬בנימין קנטור ‪[email protected]‬‬
‫יועץ‪ :‬דניס דיקרוב‬
‫כללי‪ :‬טרנספורמצית אנרגיה אלחוטית כבר הוכחה על ידי ניקולה טסלה לפני ‪ 011‬שנה‪ .‬יחד עם זאת‪,‬‬
‫היישום בפועל של אפקט זה היה אפשרי רק לאחר שנת ‪ 7112‬כאשר קבוצה של פרופ' סולייצ'יק הציע‬
‫להשתמש באנטנות תהודה מצומדת להעברה אלחוטית של ערכי אנרגיה גבוהים למרחקים קטנים (‪1.7-‬‬
‫‪ 5‬מטר)‪ .‬חברות רכב רבות מחפשות כעת דרך לטעון כלי רכב חשמליים עתידניים בדרך זו‪.‬‬
‫מטרת הפרויקט‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫חקירת יכולת העברת אנרגיה אלחוטית בעזרת האנטנת תהודה מצומדת‪.‬‬
‫סימולציה של העברת אנרגיה באמצעות תוכנית ‪.CST‬‬
‫עיצוב האנטנה‪.‬‬
‫שיטת ביצוע‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫סקירת ספרות‪.‬‬
‫סימולציה של העברת אנרגיה באמצעות ‪ SST‬עבור מנוע אופניים‪.‬‬
‫בחירת מבנה אנטנה‪.‬‬
‫פיתוח דיאגרמת בלוק לניסוי‪.‬‬
‫שלבי עבודה‬
‫סמסטר ראשון‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫סקירת הספרות‪.‬‬
‫היכרות עם תוכנית ‪.CST‬‬
‫חישוב של האנטנות‪.‬‬
‫סימולציה של אנטנות מצומדות‪.‬‬
‫סמסטר שני‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫ייצור דגם אנטנות‪.‬‬
‫עיצוב מבני של אנטנות מצומדות‪.‬‬
‫תוצאות מדידה והשוואה עם תיאוריה‪.‬‬
‫‪OTONES‬‬
‫‪EU consotium‬‬
‫(‪ )51‬פרויקט חומרה אנלוגית‬
‫שם הפרויקט‪ :‬תכן ומימוש אפנן ‪ SSB‬מדויק בעל יכולת כיול עצמי‬
‫מנחה‪ :‬משה נמר‪[email protected] ,‬‬
‫יועץ‪ :‬עמוס אגמון‪ aamos@tx ,‬טל' ‪ , 6074‬חדר ‪046‬‬
‫רקע‪ :‬רשתות האינטרנט והטלויזיה בכבלים צפויות להיות מוחלפות ע"י רשתות‬
‫אופטיות התומכות בקצבים ובטווחי שידור גבוהים הרבה יותר‪.‬‬
‫דור ראשון ושני של רשתות המבוססות על סיב אופטי‬
‫המגיע עד הבית‪ ,‬ומספקות אינטרנט מהיר ושידורי ‪HDTV‬‬
‫בקצב של עד ‪ 10Gb/s‬פותחו ונפרשו באתרים רבים‬
‫בעולם‪ .‬בתקופה זו עוסקות קבוצות מחקר ברחבי העולם‬
‫בפיתוח דור העתיד של רשתות אופטיות‪.‬‬
‫הפרויקט מבוצע במסגרת מאגד במימון האיחוד האירופי שמטרתו‬
‫לפתוח את הדור הבא של הרשתות האופטיות ומשתתפות בו‬
‫חברות ואוניברסיטאות מובילות‪.‬‬
‫מטרת הפרויקט‪:‬‬
‫הפרויקט מתמקד בפיתוח החומרה האנלוגית שבמשדר המודם האופטי‪ .‬האתגר‬
‫הגדול הוא לתכנן חומרה פשוטה בהספק נמוך התומכת בקצב שידור גבוה‪.‬‬
‫בלב המשדר מצוי אפנן מסוג )‪ ,Single Side-Band (SSB‬מדויק‪ ,‬סביב גל נושא‬
‫אופטי‪ ,‬הנדרש לייצר אות חד צדדי בניחות גבוה של האונה הלא רצויה‪ .‬מימוש‬
‫אפנן ‪ SSB‬באיכות טובה הינו אתגר עקב ההדירות(דיוק בייצור) המוגבלת של‬
‫הרכיבים והמעגלים האנלוגיים‪ .‬בפרויקט נפתח אב‪-‬טיפוס למשדר האופטי הפועל‬
‫בתחום ה‪ RF -‬כשלב ראשון לפני פיתוח מערכת האופטית‪.‬‬
‫אופן המימוש‪:‬‬
‫לימוד שיטת האפנון ‪ ,SSB‬אפיון המערכת ומרכיביה‪,‬‬
‫בניית סימולציה נומרית‪ ,‬תכן ומימוש חומרה אנלוגית‬
‫והוכחת היתכנות‬
‫דרישות קדם‪ :‬גלים ומערכות מפולגות‪.‬‬
‫‪OTONES‬‬
‫‪EU consotium‬‬
‫רצוי‪ :‬תקשורת‬
‫אנלוגית או טק"ש‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫תקשורת ‪ OFDM‬אופטית ספרתית )‪(17‬‬
‫שם הפרויקט‪ :‬תיקון אדפטיבי של עיוותים במודם ‪OFDM‬‬
‫שם המנחה‪:‬‬
‫אלכס טולמצ'וב‬
‫‪ ,[email protected]‬חדר ‪159‬‬
‫רקע ‪:‬‬
‫שיטת ה‪ OFDM -‬הינה צורת אפנון המועדפת היום מגוון מערכות תקשורת מודרניות‬
‫כמו‪ WiFi, ADSL, PLC, LTE :‬ועוד‪ .‬לאחרונה נעשה מאמץ לבנות מודם ‪ OFDM‬אופטי‪.‬‬
‫התווך האופטי מציב אתגרים חדשים וייחודיים ‪ :‬קצבים גבוהים מאוד‪ ,‬ערוצים בעלי זיכרון‬
‫ארוך מאוד ועוד‪.‬‬
‫מטרת הפרויקט‪:‬‬
‫במסגרת הפרוייקט נחקור מגוון אפשרויות לביצוע‬
‫שיערוך ותיקון אדפטיבי של העיוותים במערכות‬
‫תקשורת מסוג ‪ OFDM‬המותאמות לטווח האופטי‪.‬‬
‫הפרוייקט יכלול‪:‬‬
‫‪-‬‬
‫לימוד אופן פעולה של מקמ"ש ‪OFDM‬‬
‫ ביצוע סקר ספרות לגבי שיטות אדפטיביות‬‫לשיערוך ערוץ‬
‫‪ -‬מימוש מספר אופציות והשוואת ביצועים בינהן‬
‫אופן המימוש‪:‬‬
‫מימוש האלגוריתם יתבצע בסביבת במטלב‪/‬סימולינק בצורה שתאפשר העברתו לחומרה‬
‫באמצעות כלי ה ‪ System Generator‬של מטלב‪ .‬האלגוריתם יבצע חישובים בצורה יעילה‬
‫מבחינת זיכרון‪/‬זמן ריצה ויתן תוצאות רלוונטיות לפרויקט‪.‬‬
‫משך הפרויקט‪ :‬סמסטריאלי‪.‬‬
‫דרישות קדם‪ :‬מבל"ס ותקשורת ספרתית‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )81‬פרויקט בתקשורת ‪ZUGBEE‬‬
‫שם הפרויקט‪ :‬שידור \קליטה בין חגורת דופק לשעון ב‪. ZIGBEE -‬‬
‫מנחה‪ :‬חיים מלכה ‪haimalka@tx,‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫מערכת של מד דופק ושעון משמשת כיום מגוון רחב של ספורטאים בענפי ספורט שונים‪ .‬מעקב אחרי‬
‫המאמצים הפיסיים על הלב הינו גורם חשוב להבנת מצבו של הספורטאי ‪.‬‬
‫המערכות שקיימות בשוק משדרות בתקן ‪ - BLUETOOTH‬ולא בתקן ‪ . ZIGBEE‬נתונה מערכת שעונים‬
‫המסוגלים לתקשר ביניהם עד למרחק של ‪ 011‬מטר ‪ .‬בנוסף גם למרכז בקרה ממוחשב ‪ .‬ברצוננו כי גם מד‬
‫הדופק יוכל לשדר נתונים אל מרכז הבקרה ‪.‬‬
‫מטרת הפרויקט ושלבי העבודה‬
‫נתונים במעבדה זוג שעונים המתקשרים ביניהם ב‪ ZIGBEE -‬עד מרחק של כ‪ 011 -‬מטר בתחום תדר של‬
‫‪ . 2.4Ghz S-Band‬יש צורך להוסיף או לשנות את מבנה תכנת קליטת הנתונים כך שהשעון יוכל‬
‫להעביר למרכז הבקרה את נתוני המד‪-‬דופק ‪ ,‬או לחילופין המד דופק ישדר אל מרכז הבקרה ‪.‬‬
‫שלבי העבודה בפרויקט‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫לימוד התכונות‪ ,‬המבנה וצורת אלגוריתם לשידור ‪ ZIGBEE‬מהמד‪ -‬דופק ‪.‬‬
‫מימוש חמרה המשדרת בחגורת המד‪-‬דופק למרחק כ‪ 011 -‬מטר ‪.‬‬
‫עצוב אות דופק מדויק ביחס לסביבה רועשת‬
‫דרישת קדם‪ :‬תכן לוגי ‪ ,‬מבל"ס‪.‬‬
‫היקף העבודה‪ :‬פרויקט סימסטריאלי \ ניתן להרחבה ‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )02‬פרויקט בתקשורת לווינים‬
‫שם הפרויקט‪ :‬מערכת לרכישה אותות ‪ GPS‬בחומרה‬
‫מנחים‪ :‬חיים מלכה ‪haimalka@tx,‬‬
‫אבנר קידר‪.‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫מערכת ‪ - GPS‬מערכת ‪ - GPS- Global Positioning System‬הנה מערכת אמריקאית גלובלית למדידת‬
‫מיקום על פני כל כדור הארץ‪ .‬היא מבוססת על קליטה בו זמנית של אותות שידור ממספר לוויינים‪.‬‬
‫מערכות ניווט מבוססות ‪ GPS‬משולבות ונמכרות כיום כמוצר צריכה לשימוש יום‪-‬יומי‪.‬‬
‫מערכת ה – ‪ GPS‬קיימת כבר שנים רבות ומשדרת אות אזרחי בתדר ‪, L1‬שרוב מכשירי הניווט‬
‫המסחריים מסתמכים עליו‪ .‬האתגר כיום במקלטים המסחריים הוא לשפר את ביצועי הרגישות של‬
‫המקלט על מנת שנוכל לקלוט את אותות הלוויין והאלגוריתם שמבצע את הרכישה והעקיבה יהיה כמה‬
‫שיותר יעיל‪.‬‬
‫מטרת הפרויקט ושלבי העבודה‬
‫כיום קיים במעבדה אלגוריתם לרכישת אותות ‪ GPS‬בעזרת ‪. FFT‬בפרויקט זה המטרה הינה לתכנן‬
‫אלגוריתם מהיר יותר לרכישה של אות ‪ GPS‬על ידי שימוש בקורלציה זמנית שתמומש בחמרה ‪ ,‬בשפת‬
‫‪ VHDL‬וכלי עבודה של ‪.Xilinx‬‬
‫שלבי העבודה בפרויקט‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫לימוד התכונות‪ ,‬המבנה וצורת אלגוריתם הקורלטיבי לרכישה‪.‬‬
‫מימוש האלגוריתם של הרכישה ב – ‪. VHDL‬‬
‫צריבת האלגוריתם לרכיב ה‪ FPGA -‬ובדיקתו בזמן אמת‪.‬‬
‫דרישת קדם‪ :‬תכן לוגי ‪ ,‬מבל"ס‪.‬‬
‫היקף העבודה‪ :‬פרויקט סימסטריאלי‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
Speeding up scattering calculations through the use
of GPU parallel processing capabilities
The Source Model Technique (SMT) is an integral method for computation
of wave scattering. The SMT has a considerable speed-up potential with
parallel processing. In recent years, the progress in computing power is
driven by integrating multiple processing cores in one system. In this
project, the existing Matlab code will be modified to utilize the parallel
processing capabilities offered by modern computing environment.
Project objectives:
Learning and understanding the SMT and the existing code
Silver - Hy total - amplitude
Learning Matlab multi-processing capabilities
(CPU and GPU)
-1.5
Defining the required modifications at the algorithmic level
Implementing the modification in existing Matlab code
Verifying the accuracy of the new code
and measuring the gain in
-1
speed
Project requirements:
Transverse distance (wavelengths)
1.
2.
3.
4.
5.
-0.5
1. Acquaintance with Matlab
0
2. Pre-requisite courses
a. Electromagnetic Fields
b. Waves and Distributed systems
0.5
c. Computer Structure - advantage
d. Antennas - advantage
3. English proficiency at a technical literature
level
1
Supervisor: Alex Normatov (alexn@tx, 050-4039465).
1.5
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
Axial distance (wavelengths)
1
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )23‬פרויקט סימולציה ב‪GPS-‬‬
‫שם הפרויקט‪ :‬תכנון ומימוש "מקשיבון ‪ "GPS‬להקלטת אותות ‪ L1‬ו ‪L2C -‬‬
‫כללי‬
‫מערכת ‪ - GPS‬מערכת ‪ - GPS- Global Positioning System‬הנה מערכת אמריקאית‬
‫גלובלית למדידת מיקום על פני כל כדור הארץ‪ .‬היא מבוססת על קליטה בו זמנית של אותות שידור‬
‫ממספר לוויינים‪ .‬מערכות ניווט מבוססות ‪ GPS‬משולבות ונמכרות כמוצר צריכה לשימוש יום‪-‬יומי‪.‬‬
‫המערכת קיימת כבר שנים רבות וכוללת אות אזרחי בתדר ‪ .L1‬במסגרת תהליך מודרניזציה של אותות‬
‫השידור של ‪ ,GPS‬הוגדרו ונוספו אותות חדשים המשפרים ומרחיבים את ביצועי המערכות‪ .‬השיפורים‬
‫מתבצעים על האותות השונים‪ ,‬מאופיינים על ידי שיטות קידוד שונות‪ ,‬אורכי קוד נוספים וקצבים‬
‫מהירים‪ .‬אותות אלו כוללים את‪:‬‬
‫‪ ‬אות אזרחי בתחום התדר ‪ L2‬אשר משדר את האות ‪ L2C‬מהדור הבא של לווייני ‪ GPS‬מסוג‬
‫‪ IIR‬או ‪M -IIR-M‬‬
‫‪ ‬אות בתחום תדר ‪ L5‬בעל רוחב סרט של ‪ 24 MHZ‬ואפנון ‪QPSK‬‬
‫שלבי העבודה בפרויקטי "מקשיבון ‪ "GPS‬ומימושם‬
‫‪ ‬לימוד התכונות‪ ,‬המבנה וצורת הקידוד של אותות ‪ L1‬ו ‪. L2C -‬‬
‫‪ ‬מבנה המשדר בלווין ותהליך יצירת האות‬
‫‪ ‬תכנון ה"מקשיבון" ותהליך הקלט של האות בקצבי דגימה שונים‬
‫‪ ‬מימוש ב – ‪ MATLAB‬ו ‪ Simulink‬ובדיקת ביצועים‪.‬‬
‫‪ ‬תרגום ומימוש בחומרת ‪ FPGA‬בעזרת ‪. System Generator‬‬
‫‪ ‬בדיקת ביצועי המודל‬
‫המנחים‪ :‬אבנר קידר – הנדסת מערכת ‪ -‬טל' ‪ 44-3224623‬חדר ‪[email protected] ,554‬‬
‫וחיים מלכה למימוש ב ‪.FPGA -‬‬
‫דרישות קדם‬
‫מערכות ספרתיות‪ ,‬תקשורת ספרתית – רצוי‪ ,‬עיבוד אותות – רצוי‪ ,‬מבוא לתקשורת ספרתית ‪ -‬רצוי‬
‫ניתן להרחבה לפרויקט שנתי‬
‫חורף תשע"ב‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )42‬פרויקט חמרה בייצור אותות ‪GPS‬‬
‫שם הפרויקט ‪ :‬תכנון ומימוש "גנרטור ‪ "GPS‬לדימוי אותות ‪ L1‬ו ‪L4C -‬‬
‫כללי‬
‫מערכת ‪ - GPS‬מערכת ‪ - GPS- Global Positioning System‬הנה מערכת אמריקאית‬
‫גלובלית למדידת מיקום על פני כל כדור הארץ‪ .‬היא מבוססת על קליטה בו זמנית של אותות שידור‬
‫ממספר לוויינים‪ .‬מערכות ניווט מבוססות ‪ GPS‬משולבות ונמכרות כמוצר צריכה לשימוש יום‪-‬יומי‪.‬‬
‫המערכת קיימת כבר שנים רבות וכוללת אות אזרחי בתדר ‪ .L1‬במסגרת תהליך מודרניזציה של אותות‬
‫השידור של ‪ ,GPS‬הוגדרו ונוספו אותות חדשים המשפרים ומרחיבים את ביצועי המערכות‪ .‬השיפורים‬
‫מתבצעים על האותות השונים‪ ,‬מאופיינים על ידי שיטות קידוד שונות‪ ,‬אורכי קוד נוספים וקצבים‬
‫מהירים‪ .‬אותות אלו כוללים את‪:‬‬
‫‪ ‬אות אזרחי בתחום התדר ‪ L2‬אשר משדר את האות ‪ L2C‬מהדור הבא של לווייני ‪ GPS‬מסוג‬
‫‪ IIR‬או ‪M -IIR-M‬‬
‫‪ ‬אות בתחום תדר ‪ L5‬בעל רוחב סרט של ‪ 24 MHZ‬ואפנון ‪QPSK‬‬
‫שלבי העבודה בפרויקט "גנרטור ‪ "GPS‬ומימושם‬
‫‪ ‬לימוד התכונות‪ ,‬המבנה וצורת הקידוד של אותות ‪ L1‬ו ‪. L2C -‬‬
‫‪ ‬מבנה המשדר בלווין ותהליך יצירת האות‬
‫‪ ‬תכנון ה"מקשיבון" ותהליך הקלט של האות בקצבי דגימה שונים‬
‫‪ ‬מימוש ב – ‪ MATLAB‬ו ‪ Simulink‬ובדיקת ביצועים‪.‬‬
‫‪ ‬תרגום ומימוש בחומרת ‪ FPGA‬בעזרת ‪. System Generator‬‬
‫‪ ‬בדיקת ביצועי המודל‬
‫המנחים‪ :‬אבנר קידר – הנדסת מערכת ‪ -‬טל' ‪ 44-3224623‬חדר ‪[email protected] ,554‬‬
‫וחיים מלכה למימוש ב ‪.FPGA -‬‬
‫דרישות קדם‬
‫מערכות ספרתיות‪ ,‬תקשורת ספרתית – רצוי‪ ,‬עיבוד אותות – רצוי‪ ,‬מבוא לתקשורת ספרתית ‪ -‬רצוי‬
‫ניתן להרחבה לפרויקט שנתי‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫)‪ (25‬פרויקט במחשוב צב"ד ועיבוד אות ‪RF‬‬
‫מתודולוגיות מחשוב ואוטומציה ציוד בדיקה (צב"ד) ועיבוד אותות ‪ RF‬במעבדה‬
‫לתקשורת‬
‫מנחה‪:‬‬
‫בירן אבי‪[email protected] ,054-4832713 ,‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫המעבדות המודרניות מצוידות כיום במגוון רחב של ציוד המשמש הן להפעלה וכן לאפיון של מכלולים ורכיבים המשמשים‬
‫בסיס למחקרים או‪ ,‬לחילופין‪ ,‬כאבני בנין לבניית מערכות מוכללות‪ .‬מגוון זה כולל‪ ,‬לצד ספקי כוח ממוחשבים‪ ,‬מחוללי תצורות‬
‫גל וכד' – גם אוסצילוסקופים דוגמים (‪ ,)Sampling scopes‬נתחי ספקטרום ואות(‪ ,)Spectrum/signal analyzers‬נתחי‬
‫רשת (‪ Network Analyzers‬וכד'‪ .‬שימוש מושכל במגוון הציוד מחייב בנית מערכות תוכנה לשליטה ממוחשבת על פרמטרי‬
‫ההפעלה של הפלטפורמות השונות‪ ,‬לצד אמצעים אוטומטיים לקליטת פרמטרי המדידה ‪ -‬אם בתצורות של פרמטרים סקלריים‬
‫או מערכי נתונים ווקטוריים‪ .‬עיבוד סטטיסטי של התוצאות‪ ,‬לצד עיבוד האותות הנקלטים‪ ,‬מהווים חלק בלתי ניפרד מהתהליך‪.‬‬
‫"דוגמית" למבחר ציוד שברשות מעבדת עיבוד אותות‪/‬תקשורת מודרנית‬
‫מטרת הפרויקט‪:‬‬
‫‪ ‬הכרת מתודולוגית שליטה מרחוק על צב"ד תוך שימוש בבקר( "‪ )"Host PC‬חיצוני או מתוך הפלטפורמה עצמה‬
‫ותוך שימוש ב‪Matlab Instrumentation Control Toolbox -‬‬
‫‪ ‬התנסות בהבנת הוראות תכנות צב"ד בשפת ה‪ – SCPI -‬כאן נשתמש בספרי התכנות ‪(Programming‬‬
‫)‪manuals‬לשם כתיבת תוכנות הפעלה לשני מכשירים חדשים שנרכשו לאחרונה ונמצאים ברשות המעבדה‪ :‬מחולל‬
‫אותות וקטורי ונתח ספקטרום‪ /‬אותות ‪I/Q‬‬
‫‪ ‬עיבוד האותות הנרכשים תוך שימוש בטכניקות עיבוד אות ספרתי‬
‫אופן המימוש‪:‬‬
‫‪ ‬כתיבת תוכנת השליטה ועיבוד האותות (מתחום התקשורת הספרתית ‪ (I/Q‬תוך שימוש ב‪Matlab -‬‬
‫‪ ‬הכללת התוכנה על מחשבי המעבדה‪ ,‬יצירת האותות ורכישתם תוך שימוש בצב"ד‬
‫דרישות‬
‫קדם‪ :‬הכרת ‪ ,Matlab‬מבוא לעיבוד אותות ספרתי‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪)26‬מקלט עבור תקשורת לווינים (סימולינק)‬
‫מנחה‪ :‬חיים מלכה‬
‫‪[email protected]‬‬
‫יועץ‪ :‬דר' עמיחי סנדרוביץ‪.‬‬
‫נושא הפרויקט‪ :‬מימוש מקלט דיגיטלי‪ ,‬הפועל לפי סטנדרט ‪ ,DVB-S2‬עבור‬
‫תקשורת לווינים בקצב ‪.300Mbps‬‬
‫כללי‪ :‬סטנדרט ה ‪Digital Video ( DVB-S2‬‬
‫‪)Broadcasting – Satellite – second generation‬‬
‫פותח עבור שירותי תקשורת‪ .‬הסטנדרט מציע‬
‫סכמות קידוד מודרניות המבוססות על קודי ‪LDPC‬‬
‫– הקודים המתקדמים ביותר כיום לתיקון שגיאות‬
‫ערוץ‪ ,‬וכן אפשרויות מודולציה המגיעות עד ל‬
‫‪ .32APSK‬בפרויקט זה נממש מקלט דיגיטלי‬
‫הפועל לפי הסטנדרט הנ"ל‪.‬‬
‫מטרת הפרויקט‪ :‬למידת מבנה תקן ‪.DVB-S2‬‬
‫הכירות עם שיטות שונות לביצוע סנכרון עבור‪ :‬נק'‬
‫הדגימה‪ ,‬ת חילת מסגרת המידע ותדר הגל הנושא‪ ,‬ומימושן ב‪ .Simulink‬תכנון ה‪DeMapper‬‬
‫באופן שיאפשר מימוש פשוט בחומרה‪ .‬לאחר סיום הפרויקט‪ ,‬המקלט יועבר לכרטיס ‪FPGA‬‬
‫ויהווה אב טיפוס למקלט עתידי שישלח לחלל!‬
‫בשיתוף עם‪ :‬מפא"ת‪.‬‬
‫אופי המימוש‪ :‬המימוש יכלול כתיבת קוד ‪ Simulink‬וסימולציה בסביבת ‪.Matlab‬‬
‫דרישות קדם‪ :‬תקשורת ספרתית (ניתן במקביל)‪.‬‬
‫יתרון‪ :‬מערכות בקרה ‪.1‬‬
‫היקף עבודה‪ :‬חד ‪ -‬סמסטריאלי‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )72‬פרויקט בנושא קודים שאינם בינארים‪.‬‬
‫מנחה‪ :‬ד"ר עמיחי סנדרוביץ‬
‫‪0193158250 [email protected]‬‬
‫נושא הפרויקט ‪ :‬בפרויקט זה נעסוק בקודים לתיקון שגיאות מעל ערוץ גאוסי‬
‫שעובדים עם אלפבית שונה מאשר רק ‪.0-5‬‬
‫כללי ‪ :‬קודים איטרטיבים הם הקודים המתקדמים ביותר כיום לתיקון שגיאות‬
‫ערוץ‪ ,‬וקיימים תקנים רבים בהם נעשה שימוש בקודים אלה‪ .‬רוב העבודה על‬
‫קודים אילו עוסקת בקודים בינאריים‪ .‬בפרויקט זה נתכנן ונבנה מפענח לקוד‬
‫שאיננו בינארי‪ ,‬ונבדוק את יתרונו אל מול קודים בינארים‪.‬‬
‫אופי המימוש‪ :‬תכנון ותכן אלגורתמי ומימושו בסימלטור ‪.MATLAB‬‬
‫דרישות קדם‪ :‬תקשורת ספרתית‪ ,‬אפשר במקביל‪ .‬יכולת כתיבת ‪.MATLAB‬‬
‫היקף העבודה‪ :‬סימסטריאלית‪ ,‬ניתן להרחבה לפרוייקט דו‪-‬סימסטריאלי‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )82‬פרויקט בנושא קודי ‪.LDPC‬‬
‫מנחה‪ :‬ד"ר עמיחי סנדרוביץ‬
‫‪ [email protected]‬טל‪0193158250 .‬‬
‫נושא הפרויקט ‪ :‬בניית מקלט מפענח ‪ LDPC‬יעיל‬
‫כללי ‪ :‬קודי ‪ LDPC‬הם הקודים המתקדמים ביותר כיום לתיקון שגיאות ערוץ‪,‬‬
‫וקיימים תקנים רבים בהם נעשה שימוש בקודים אלה‪ .‬בפרויקט זה נממש מפענח‬
‫יעיל לקוד‪ ,‬תוך כדי ביצוע שיפורים לאלגוריתם הבסיסי שנקרא ‪belief‬‬
‫‪ propagation‬כך שנקבל ביצועים טובים יותר מהמפענח‪.‬‬
‫מטרת הפרוייקט‪ :‬בניית ותכנון מפענח לקודי ‪ LDPC‬איטרטיבים מתקדמים‪.‬‬
‫אופי המימוש‪ :‬תכנון ותכן אלגורתמי ומימושו בסימלטור ‪.MATLAB‬‬
‫דרישות קדם‪ :‬תקשורת ספרתית‪ ,‬אפשר במקביל‪ .‬יכולת כתיבת ‪.MATLAB‬‬
‫היקף העבודה‪ :‬סימסטריאלית‪ ,‬ניתן להרחבה לפרוייקט דו‪-‬סימסטריאלי‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪)92‬פרויקט בתקשורת ספרתית‬
‫שם הפרויקט‪:‬‬
‫מימוש בחמרה של מקלט ספרתי רחב סרט לישומי ‪OFDM WiFi‬‬
‫מנחים‪:‬‬
‫בירן אבי‪[email protected] ,054-4832713 ,‬‬
‫מלכה חיים ‪0008008090 [email protected] -‬‬
‫]כללי‪:‬‬
‫טכנולוגית ה‪ OFDM-‬משמשת כיום כטכנולוגית בחירה ברבות ממערכות התקשורת האלחוטיות‬
‫המובילות‪ ,‬בתוכן מערכות תקשורת מחשבים קצרת הטווח ‪( WLAN‬הידועה גם בכינויה ‪,(WiFi‬‬
‫לצד מערכות ‪ WiMax ,HDTV‬ודור ‪ 4‬של לתקשורת ניידת (‪.(LTE- Long Term Evolution‬‬
‫לטכנולוגיות מבוססות ה‪ OFDM-‬יתרון על פני טכנולוגיות תקשורת ‪ Wireless‬אלטרנטיביות‪ ,‬כגון‬
‫‪ GSM, WCDMA‬בהיותה חסינה לעוותי רב‪-‬נתיב ( ‪ ) Multipath‬האופינים לתווכי התפשטות מרובי‬
‫אלמנטים מחזירי קרינה ‪ ,EM‬כולל סביבה אורבנית או בתוך חללים בנויים‪.‬‬
‫‪8/2/2009 ;14:45 QAM64 OFDM constellation,data carriers.‬‬
‫)‪EVM=-27.96 (dB‬‬
‫)‪SNR= 41.7 (dB‬‬
‫)‪PWR= -7.9 (dBm‬‬
‫‪Symb.= 10‬‬
‫‪Ampl‬‬
‫‪Ampl‬‬
‫ודיאגרמת קונסטלציה ‪IQ‬‬
‫‪ OFDM‬במישור הזמן‬
‫אות‬
‫המציגה את שגיאות הפענוח ‪ EVM‬במישור התדר‬
‫מטרת הפרויקט‪:‬‬
‫מימוש בחמרה של מקלט לאותות ‪ OFDM‬בתקן ‪ 802.11a/g‬תוך שימוש באפליקצית ‪Simulink HDL‬‬
‫‪ Coder‬החדשנית להמרה אוטומטיות של קוד ‪ Matlab‬קיים ל‪ VHDL -‬ויישומו על חמרת ‪FPGA‬‬
‫מטיפוס ‪ Virtex-6‬של חברת ‪.Xilinx‬‬
‫הסטודנטים ידרשו להכיר את טכניקות הפענוח של אותות ‪ OFDM‬בתקן ‪ 802.11a/g‬במטרה לבנות‬
‫יישום ‪ Simulink‬מבוסס תוכנת פענוח קיימת המורכבת מפונקציות ‪ ,MATLAB‬והמיישמת פענוח‬
‫בסיסי לאותות ה‪ .OFDM-‬ה‪ HDL-Coder-‬שישולב בישום יאפשר המרה אוטומטית של קוד‬
‫הפענוח ל‪ VHDL-‬וצריבתו לרכיב המתכנת הנבחר‪.‬‬
‫אופן המימוש‪:‬‬
‫המימוש יכלול חלק עיוני של כתיבת קוד ‪ Simulink‬המיישם את פונקציות ה‪MATLAB -‬‬
‫הקיימות‪ ,‬שילוב ה‪ HDL-Coder -‬ויצירת קוד ה‪ VHDL-‬ייעודי לרכיב המתכנת הנבחר‪ .‬בהמשך‬
‫ייעשה שימוש באפליקציות הצריבה של ‪ Xilinx‬לשם העברת הקוד למערכת חומרת ה‪.FPGA-‬‬
‫בדיקת תקינות התהליך תחייב הזנה של אות ‪ WiFi‬תקני למערכת ובחינת טיב הפענוח על ידי‬
‫חישובי ה‪ EVM-‬של האות התבצע כחלק מתהליך הפענוח‪.‬‬
‫דרישות קדם‪:‬‬
‫מבוא לעיבוד אותות ספרתי‪ ,‬תקשורת ספרתית (רצוי)‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫)‪(30‬פרויקט בתקשורת ספרתית‬
‫שם הפרויקט‪:‬‬
‫מימוש משדר ספרתי לישומי ‪ WiFi‬בתקני ‪IEEE 802.11a/g/n‬‬
‫מנחים‪:‬‬
‫בירן אבי‪[email protected] , 054-4832713 ,‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫טכנולוגית ה‪ OFDM-‬משמשת כיום כטכנולוגית בחירה ברבות ממערכות התקשורת האלחוטיות‬
‫המובילות‪ ,‬בתוכן מערכות תקשורת מחשבים קצרת הטווח ‪( WLAN‬הידועה גם בכינויה המסחרי‬
‫‪ ,(WiFi‬לצד מערכות ‪ WiMax ,HDTV‬ודור ‪ 4‬של לתקשורת ניידת (הידועה גם בכינויה ‪Long-Term-‬‬
‫‪ .(LTE Evolution‬טכנולוגית ה‪ OFDM-‬מאפשרת מימוש קל יחסית של משדרים ומקלטים מרובי‬
‫אנטנות (‪ .)MIMO‬מערכות ‪ WiFi‬תומכות ‪ MIMO‬נמצאות כיום בשוק ‪ -‬ומחליפות בהדרגה את‬
‫מערכות ה‪ SISO-‬הקונונציונליות‪.‬‬
‫‪15/2/2007 ;10:8 QAM64 legacy signal data-symbol carriers.‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪real‬‬
‫‪imag‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-0.5‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪Note the distribution of the 4 BPSK pilot carriers‬‬
‫אות ‪ OFDM‬במישור הזמן ‪ -‬ואחרי פענוח במישור‬
‫‪60‬‬
‫‪50‬‬
‫‪40‬‬
‫‪30‬‬
‫‪20‬‬
‫‪10‬‬
‫‪0‬‬
‫התדר (במבנה ‪)QAM44‬‬
‫מטרת הפרויקט‪:‬‬
‫הכרת תקני ‪ 11..88‬הרלוונטיים המפרטים את מבנה האותות ודרך בנייתם‪ .‬סינתזה של אותות‬
‫באפנון ‪ OFDM‬על פי תקני ה‪ IEEE 802.11a/g/n -‬ותוך דגש על אותות ‪ MIMO‬לפי תקן ‪.802.11n‬‬
‫הסטודנטים יתוודעו גם לאילוצים השונים המנחים את מתכנני מערכות השידור והקליטה ‪,WiFi‬‬
‫כגון‪ :‬מגבלות ספקטרום‪ ,‬הספקי שידור‪ ,‬עיוותי סביבה ומערכת‪ ,‬אילוצי מזעור אלקטרוני ועוד‪.‬‬
‫אופן המימוש‪:‬‬
‫המימוש יכלול חלק עיוני של תכן ובנית האותות באמצעות ‪ - MATLAB‬לצד חלק מעשי שיתבצע‬
‫בשילוב של צב"ד ייעודי שברשות במעבדת התקשורת‪ -‬שנועד ליצירת אותות ‪ RF‬מוכללים‬
‫והצגתם על מסך האוסצילוסקופ‪.‬‬
‫דרישות קדם‪:‬‬
‫טק"ש ותקשורת ספרתית‪.‬‬
‫‪-1.5‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )33‬סימולציית מערכת תקשורת מסוג ‪OFDMA‬‬
‫מנחה‪ :‬אבי שטיינר טל‪052-6097354 .‬‬
‫תאור הפרויקט‪:‬‬
‫במסגרת תקן ה‪ ,802.16e -‬שהינו ה‪ ,Mobile WiMAX -‬נדרשת בתחנת הבסיס תמיכה‬
‫במודולציה מסוג )‪.Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA‬‬
‫מודולציה זו מהווה הרחבה למודלציה הנפוצה מסוג ‪ ,OFDM‬המשמשת בתקן ה‪Fixed- -‬‬
‫‪ ,WiMAX‬ובתקני ה‪ .)802.11a/g/n( WiFi -‬מודולציית ‪ OFDMA‬מאפשרת ריבוב בזמן‬
‫ובמרחב של משתמשים על מנת להגדיל את יעילות המערכת‪ .‬במסגרת הפרויקט ימומש משדר‬
‫ומקלט ‪ OFDMA‬בסיסיים בהתאם להגדרות התקן‪ ,‬וביצועיו ייבחנו בסימולציה בערוץ רב‬
‫נתיב (‪.)multi-path‬‬
‫‪Downlink Tx‬‬
‫‪Encoder‬‬
‫‪OFDMA‬‬
‫‪Modulator‬‬
‫& ‪Time‬‬
‫‪Frequency‬‬
‫‪Mapper‬‬
‫‪Encoder‬‬
‫‪Uplink Rx‬‬
‫‪Decoder‬‬
‫& ‪Sync‬‬
‫‪Channel‬‬
‫‪Estimation‬‬
‫‪Demux‬‬
‫‪Decoder‬‬
‫מטרת הפרויקט‪:‬‬
‫‪ .1‬הסטודנט‪/‬ים ילמד‪/‬ו מושגים בסיסיים בתקשורת ספרתית ומקודדת‪.‬‬
‫‪ .2‬מימוש של משדר‪ ,‬מודל ערוץ ומפענח בסביבת ‪.MATLAB‬‬
‫‪ .3‬סימלציית ביצועים והשוואה לתאוריה‪.‬‬
‫דרישות קדם‪:‬‬
‫אותות אקראיים‬
‫תקשורת ספרתית (אפשר גם במקביל)‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫המעבדה לתקשורת‬
‫(‪ )41‬הצעה לפרויקט למימוש אנטנה קטנת‪-‬ממדים‬
‫‪Spheric-Helical Antenna‬‬
‫מנחים‪ :‬בן‪-‬ציון יוסלזון‪ ,‬ארז בן‪-‬ארי‬
‫כללי‬
‫אנטנות ליישומי תקשורת ניידים או מקומיים מתוכננות בדרך כלל בממדים אופייניים של אורך הגל או חלק ממנו‪ ,‬כ‪-‬‬
‫‪ 5..5λ‬עד ‪ .5.5λ‬לעומתן‪ ,‬באנטנות קטנות‪-‬חשמלית (‪ )Electrically-Small‬הממד האופייני הגדול ביותר שלהן הינו קטן‬
‫מעשירית אורך הגל‪ .‬הדבר מציב בפני מתכנני האנטנות אתגר כביר לא‬
‫רק בתכנון המכני כי אם ואולי בעיקר בביצועי האנטנה מבחינת נצילות‬
‫הקרינה‪.‬‬
‫בדומה לחסם של ‪ Shannon‬בתקשורת קיים חסם תיאורטי הקרוי על שם‬
‫‪ ,Chu‬ליכולתן של אנטנות קטנות ממדים להפיק קרינה אלקטרומגנטית‬
‫ביעילות‪.‬‬
‫בשנים האחרונות זוכה תחום זה לתשומת לב רבה מצד חוקרים בתחום‬
‫האלקטרומגנטיות בעולם‪ ,‬אשר מנסים לממש אנטנות קטנות ויעילות‬
‫ככל שניתן להתקרב לחסם ‪ .Chu‬דוגמא למבנה חדשני היא‪Spheric-‬‬
‫‪ Helical Antenna‬המופיעה באיור‪ .‬למעלה מבט פרספקטיבה‪ ,‬באמצע‬
‫מבט‪-‬על ולמטה עקום הקרינה כפי שחושב בתוכנת ‪.CST‬‬
‫מטרת הפרויקט‬
‫‪.1‬‬
‫‪..‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫בתחילה יתמקד הפרויקט במחקר תיאורטי שמרכזו שאלת‬
‫נצילות הקרינה וחסם ‪.Chu‬‬
‫סקר אנטנות אפשריות בעלי עקום קרינה ‪Omnidirectional‬‬
‫תכנון וסימולציה של האנטנה בממדים מזעריים בשלושה‬
‫תחומי תדרים המוגדרים ב ‪ ISM‬סביב תדר מרכזי‪:‬‬
‫א‪433MHz .‬‬
‫ב‪915MHz .‬‬
‫ג‪2.45GHz .‬‬
‫תכן מכאני ומימושה של אחת האנטנות כפי שיקבע במהלך‬
‫הפרוייקט‪.‬‬
‫סביבת העבודה‬
‫‪.1‬‬
‫‪..‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪Matlab‬‬
‫‪ CST‬המאפשרת סימולציה חישובית ופתרון ‪ 3D‬מלא של בעיות‬
‫אלקטרומגנטיות‬
‫תוכנת ‪ ADS‬המאפשרת סימולציה חישובית ופתרון ‪ 2.5D‬של‬
‫בעיות אלקטרומגנטיות‬
‫על הסטודנטים‬
‫‪ .1‬סקר ספרות המקיף את הנושאים‪ :‬אנטנות‪ ,‬אנטנות חשמלית‪-‬קטנות‪ ,‬נצילות קרינה וחסם ‪.Chu‬‬
‫‪ ..‬לימוד ‪.ADS ,CST‬‬
‫‪ .3‬תכן מכני של האנטנה לרבות שיקולי ייצור‪ ,‬אופן ותהליכי הייצור‬
‫דרישות קדם‬
‫גלים ומערכות מפולגות – ‪044148‬‬
‫(מומלץ אנטנות וקרינה בצמוד)‬
‫היקף סמסטריאלי עם אפשרות להארכה‬
‫לשנתי‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫)‪(42‬הצעה לפרויקט בנושא אנטנות‬
‫אנטנה מודפסת מוזנת בקו תמסורת קופלנרי‬
‫מנחה‪ :‬בן‪-‬ציון יוסלזון‬
‫כללי‪:‬‬
‫עקב הדרישה הגוברת למיזעור מכשירים ניידים‪ ,‬כגון טלפונים סלולריים ומחשבים ניידים‪ ,‬נפוץ לאחרונה השימוש במעגלי מיקרוגל‬
‫מוכללים (‪ ,)Microwave Integrated Circuits - MICs‬ובמעגלים מונוליתיים (‪ .)MMICs‬רכיבים מהירים אלה אפשר לצופף על‬
‫כרטיסים מודפסים‪ ,‬והחיבורים בין הרכיבים הם בקוי תמסורת מהירים‪ .‬גם האנטנות של המכשירים הניידים מודפסות כחלק אינטגרלי‬
‫של הכרטיס ויש צורך לחברן לרכיבי השידור והקליטה בקוי תמסורת מודפסים‪.‬‬
‫לאחרונה נכנס לשימוש קו‪-‬תמסורת במבנה ‪( )CPW( Coplanar Waveguide‬ראה איור) על מצעים דיאלקטריים‪.‬‬
‫קו תמסורת זה הוא פס מוליך מתכתי מודפס‪ ,‬שמשני צדדיו מודפסים משטחים מוליכים מתכתיים "חצי אינסופיים" המהווים משטחי‬
‫הארקה‪ ,‬והכל על גבי מצע דיאלקטרי עבה יחסית‪.‬‬
‫יתרונותיו של המבנה הזה לעומת קוי תמסורת מקובלים (‪Stripline , Microstrip‬וכדומה) בכך שהוא מונח כולו על המישור העליון‬
‫של המצע הדיאלקטרי‪ .‬כך מתאפשרת נגישות מלאה לכל מוליכי הקו‪ .‬ניתן לשלב בו רכיבים נוספים (אקטיביים ופסיביים) מלמעלה‬
‫(‪ ,) surface mount‬ללא צורך לחדור לעובי המצע הדיאלקטרי‪ ,‬וזאת בניגוד לקוים במבנים המקובלים‪ .‬התחברות למוליכי ההארקה‬
‫היא ישירה ואין צורך ב‪ .via holes-‬העכבה האופיינית של קו ‪ CPW‬תלויה רק במקדם הדיאלקטרי של המצע וביחס בין הממדים‬
‫הרוחביים [‪ ;])S/(S+2W‬לכן ניתן להדפיס מעברים הדרגתיים ממידות גדולות למידות זעירות תוך שמירת עכבה קבועה‪.‬‬
‫יתרון חשוב נוסף הוא הפחתת צימודי‪-‬שוא )‪ (cross-talk‬בין קוי תמסורת סמוכים על אותו מצע‪ ,‬הודות למשטחי ההארקה הרצופים‬
‫הפרושים על מרבית השטח בין הקוים‪ .‬על תכונה זו נהוג להסתמך בתכן מעגלי ‪ MIC‬ו‪ MMIC-‬כשמשתדלים לצופף רכיבים מהירים‬
‫על גבי שטח המצע היקר (סיליקון או ‪ ,)GaAs‬וכן כאשר נדרש למזער את כל ההתקן אשר מודפס על מצע דיאלקטרי כלשהו‪.‬‬
‫מטרה‪:‬‬
‫מטרת הפרויקט לבחון מבנים אפשריים לאנטנות מודפסות אשר יוזנו באופן ישיר מקו תמסורת ‪ ,CPW‬לרבות מתאמים למבנים‬
‫קונבנציונליים (קואכס‪ ,‬מיקרוסטריפ)‪ .‬בספרות המדעית הוצעו מבנים בגיאומטריות שונות של אנטנות ושל התחברות לקוי ‪,CPW‬‬
‫והסטודנטים יבחנו וינתחו תצורות‪ ,‬הרכבים וחומרים שניתן לממש ולמדוד במעבדה לתקשורת‪ .‬תכונות האנטנות‪ ,‬המתאמים וקוי‬
‫התמסורת ייבחנו על ידי הסטודנטים על פי מודלים אלקטרומגנטיים אנליטיים מקורבים (ככל שניתן) וחישוביים‪ ,‬מהספרות המדעית‪.‬‬
‫התכן האלקטרומגנטי הממוחשב בפרויקט זה יעשה בתוכנת סימולציה אלקטרומגנטית ‪CST Microwave Studio‬אשר קיימת‬
‫במעבדה‪ .‬התוכנה מדמה את המציאות האלקטרומגנטית התלת ממדית במלואה‪.‬‬
‫כך יכיר הסטודנט כלי תוכנה חזק‪ ,‬המתאים לתכנון כל רכיבי המיקרוגל והאנטנות‪.‬‬
‫דרישת קדם או במקביל‪ :‬קורס גלים או במקביל קורס אנטנות וקרינה‪ ,‬וכן ניסוי ‪( 87‬אנטנות) במעבדה‪.‬‬
‫מומלץ גם ניסוי ‪( 87‬התקני מיקרוגל)‪.‬‬
‫היקף העבודה‪ :‬פרויקט סמסטריאלי (תכן וסימולציות)‪.‬‬
‫הרחבה לפרויקט דו‪-‬סמסטריאלי ‪ -‬מימוש ומדידות במעבדה‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )43‬הצעה לפרויקט בנושא אנטנות‬
‫שם הפרויקט‪:‬‬
‫מימוש אנטנת מיקרוסטריפ מודפסת דו‪-‬תידרית לקליטה בו זמנית של לווייני ‪ GPS‬ו‪-‬‬
‫‪ GALILEO‬בשני תחומי תדר ‪ L1‬ו‪.L2-‬‬
‫מנחה‪ :‬יעקב רמז‪ ,‬מהנדס אנטנות‪ ,‬מערכי אנטנות‪ ,‬ומערכות המבוססות על אנטנות‪.‬‬
‫טל' ‪[email protected] ,052-8963377‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫אנטנות רגילות לקליטת לווייני ‪ GPS‬מתוכננות לקלוט תחום תדרים צר של ‪ ( 2-3%‬זהו רוחב הסרט של‬
‫האינפורמציה) סביב תדר מרכזי של ‪ .1575MHz‬זהו תחום התדר ‪ .L1‬אנטנות אלו מיועדות למציאת‬
‫מיקום )‪ (positioning‬בדיוק של ‪ 1-2‬מטרים‪.‬‬
‫ואולם לווייני ‪ ,GPS‬וגם לווייני המערכת האירופאית ‪ GALILEO‬המפותחת עתה‪ ,‬משדרים גם את תחום‬
‫התדרים ‪( L2‬רוחב סרט מידע של ‪ 2-3%‬סביב ‪ .)1226MHz‬זאת בכדי לאפשר מציאת מיקום מדויקת יותר ע"י‬
‫תדר נוסף‪ .‬התדר הנוסף מאפשר למצוא גם את נטיית המערכת (‪:)ADS-Attitude Determination System‬‬
‫שתי אנטנות הממוקמות במרחק מספיק גדול זו מזו מאפשרות למצוא את נטיית הציר המחבר אותן‪ ,‬ע"י‬
‫אינטרפרומטריה‪ .‬הדפסת שלוש אנטנות ‪ patch‬על גבי לוח גדול מאפשרת את מציאת נטיית הלוח‪ .‬התדר הנוסף‬
‫מאפשר את הרחקת האנטנות ובכך השגת דיוק גבוה‪ ,‬יחד עם ביטול כפל המשמעות (‪ )Ambiguity‬הנוצרת עם‬
‫הרחקת האנטנות מעל חצי אורך גל (‪ )½λ‬זו מזו‪ .‬לצורך מציאת כיוון מדויקת מהאינטרפרומטריה‪ ,‬וגם לצורך‬
‫מציאת מיקום בצורה יותר מדויקת‪ ,‬נדרש שלאנטנות יהיה מרכז מופע קבוע עד כמה שניתן‪.‬‬
‫המטרה‪:‬‬
‫מטרת הפרויקט לאפשר לסטודנטים ללמוד ולהתנסות בהיבטים מעשיים של מציאת מיקום וכיוון מדויקים‬
‫באמצעות לוויינים‪ ,‬ולפתח אנטנה מודפסת ורשת הזנה במיקרוגל על בסיס תיאורטי וסימולציות‪.‬‬
‫במסגרת הפרויקט תפותח אנטנת מיקרוסטריפ מודפסת מסוג ‪ patch‬בעלת רשת הזנה מתאימה‪.‬‬
‫האנטנה שתפותח הוצעה במאמר שפורסם לאחרונה‪.IEEE AWPL 2011 Vol. 10, pp. 49-52 :‬‬
‫האנטנה שתפותח נדרשת לקלוט אותות מלוויינים בתדרים ‪ L1‬ו‪ L2-‬בקיטוב הדרוש‪ .‬כמו כן נדרש שיהיה‬
‫לה כיסוי מרחבי רחב המאפשר קליטת מספר לוויינים‪ ,‬וכך מציאת מיקום וכיוון מדויקים יותר‪ .‬האנטנה‬
‫המתוארת במאמר הנ"ל נמדדה‪ ,‬והיא עונה על דרישות אלה‪.‬‬
‫הסטודנטים יממשו וימדדו את האנטנה המוצעת‪ .‬במידה וביצועי האנטנה יהיו טובים (כפי שצפוי) היא‬
‫תחליף אנטנה מסוג ספירלה שתוכננה בפרויקט קודם‪ ,‬ומשולבת כעת במערכת קליטה ופענוח של אותות‬
‫מלוויינים‪ ,‬שפותחה במעבדה לתקשורת‪ .‬בין היתר צפוי שלאנטנה החדשה יהיה הגבר (‪ )Gain‬של ‪,6dB‬‬
‫לעומת ‪ 3dB‬שיש לאנטנת הספירלה הקיימת עתה‪ .‬ניתן לראות בעמוד הבא תמונות של האנטנה המוצעת‬
‫מסוג ‪ patch‬ושל הספירלה שפותחה בפרויקט הקודם‪ .‬לעומת הספירלה‪ ,‬האנטנה המוצעת צרת סרט‪ ,‬ולכן‬
‫יש להדפיס שניים או שלושה דגמים במקביל‪ ,‬בעלי מידות שונות במקצת זה מזה על מנת לקלוע לתדר‪.‬‬
‫דרישות הפרויקט‪:‬‬
‫‪ .1‬לימוד‪ :‬קריאת המאמר על האנטנה המוצעת‪ .‬השוואה בין עיקרון הפעולה של האנטנה המוצעת מסוג "טלאי‬
‫כפול" )‪ (Stacked Annular-Ring Patch Antenna‬לעומת אנטנת הספירלה שפותחה בפרויקט הקודם‪.‬‬
‫‪ .2‬בניית מודל גיאומטרי של האנטנה לפי המאמר‪ ,‬וסימולציה של המודל בתוכנת ‪( CST‬סימולציה של‬
‫אנטנת המיקרוסטריפ המודפסת‪ ,‬כולל רשת ההזנה) והשוואת תוצאות הסימולציה לתוצאות שבמאמר‪.‬‬
‫‪ .3‬מימוש פיזי של האנטנה‪ :‬הכנת מפרטים טכניים ומכניים והוצאה לייצור*‪ ,‬ואח"כ הרכבת האנטנה‪.‬‬
‫*יש להוציא לייצור ‪ 2-3‬דגמים במידות קצת שונות זה מזה על מנת לקלוע לתדרים ‪ L1‬ו‪.L2-‬‬
‫‪ .4‬מדידת עקומי הקרינה של האנטנה בתא חסר הד של המעבדה שהוא מטווח שדה קרוב‪ ,‬שיערוך עקומי‬
‫הקרינה מהמדידות (קיטוב‪ ,‬מרכז מופע‪ ,‬כיסוי מרחבי והגבר)‪ ,‬והשוואה לביצועי אנטנת הספירלה‪.‬‬
‫התכן האלקטרומגנטי בפרויקט זה יעשה בתוכנת סימולציה אלקטרומגנטית ‪CST Microwave Studio‬‬
‫הקיימת במעבדה‪ .‬התוכנה מדמה את המציאות האלקטרומגנטית התלת ממדית ‪ 3-D‬במלואה‪ ,‬וכך יכיר‬
‫הסטודנט כלי תוכנה חזק‪ ,‬המתאים לתכנון כל רכיבי המיקרוגל והאנטנות‪.‬‬
‫דרישת קדם או במקביל‪ :‬קורס מיקרוגלים או אנטנות וקרינה‪.‬‬
‫היקף העבודה‪ :‬פרויקט סמסטריאלי לזוג (תכן‪ ,‬סימולציות‪ ,‬מימוש‪ ,‬מדידות ומסקנות(‪.‬‬
‫אנטנה מוצעת בפרויקט זה‬
‫אנטנת ספירלה מפרויקט קודם‬
‫תמונות מן המאמר‪ :‬של האנטנה המוצעת (למעלה)‪ ,‬ושל רשת ההזנה (למטה)‪ ,‬ושל‬
‫אנטנת הספירלה שפותחה בפרויקט קודם‪.‬‬
‫האנטנה המוצעת היא מסוג שני ‪-patch‬ים מעגליים מודפסים‪ ,‬ורשת ההזנה (מצמד‬
‫‪ )0/90°‬מעוררת אופן זרם מעגלי היקפי‪ .‬הזרם קורן קיטוב מעגלי כפי שנדרש‪ .‬הזרם‬
‫דומה לזרם בספירלה‪ ,‬אבל ל ספירלה יש רצף של מעגלים ולכן רוחב הסרט גדול‪.‬‬
‫ואולם הספירלה קורנת גם כלפי מטה ולכן יש אובדן של חצי הספק שנבלע בחומר‬
‫הבולע (בשחור)‪ ,‬ואילו לאנטנה המוצעת בפרויקט יש גב מתכתי המשמש כמחזר‪,‬‬
‫ולכן כל הקרינה היא כלפי מעלה‪.‬‬
‫סמסטר אביב תשע"ב‬
‫(‪ )44‬הצעה לפרויקט בנושא אנטנות‬
‫שם הפרויקט‪ :‬מטריצת בטלר ‪ 8×8‬מודפסת להזנת מערך אנטנות ליניארי בעל ‪ 8‬קורנים‬
‫מנחה‪ :‬יעקב רמז‪ ,‬מהנדס אנטנות ומערכי אנטנות – ‪[email protected] ,052-8963377‬‬
‫כללי‪:‬‬
‫תחנת בסיס סלולארית בעלת אנטנה רבת‪-‬אלומות )‪ (MBA-Multi Beam Antenna‬יכולה לנהל תקשורת בו‪-‬זמנית עם מספר‬
‫מנויים‪ .‬לאנטנה יש מספר אלומות‪ ,‬וכל מנוי נקלט ע"י האלומה הפונה לכיוונו‪ .‬האנטנה מורכבת משני חלקים‪ :‬רשת הזנה בעלת‬
‫הדקי כניסה כמספר האלומות‪ ,‬והדקי יציאה כמספר הקורנים במערך האנטנות‪ .‬בנוסף‪ ,‬המערכת כוללת מערך אנטנות שהוא‬
‫מערך ליניארי של קורנים‪ .‬דוגמא לאנטנה רבת‪-‬אלומות מתוארת באיור ‪.1‬‬
‫מטריצת בטלר הינה רשת מיקרוגל פאסיבית בעלת הדקי אלומה והדקי קורנים‪ .‬מספר הדקי האלומות שווה למספר הקורנים‬
‫(באיור ‪ 1‬יש ‪ 8‬הדקי אלומות‪ ,‬ו‪ 8-‬הדקי קורנים)‪ .‬מלבד מטריצת בטלר יש עוד רשתות הזנה פאסיביות שיוצרות אנטנה רבת‪-‬‬
‫אלומות‪ .‬יתרונה של הרשת הזו הינו שתיאורטית אין לה הפסדים‪ .‬אנרגיית המיקרוגל )‪ (RF‬המוזנת להדק אלומה מגיעה בחלוקה‬
‫שווה אל הקורנים‪ ,‬ולכן נצילות המערכת גבוהה ויכולה להגיע ל‪ .100%-‬כל הדק אלומה יוצר שיפוע מופע אחר על פני הקורנים‬
‫וכך נוצרים על פני המערך הקורן פילוגי עוצמה אחידים ושיפועי מופע ליניארים‪ .‬כל שיפוע מופע יוצר אלומה סוקרת לכיוון אחר‪,‬‬
‫וכך נוצרות מספר אלומות בו‪-‬זמנית ואנטנה רבת‪-‬אלומות‪.‬‬
‫לאנטנה רבת‪-‬אלומות יש יתרון על פני מערך סוקר אלקטרונית‪ ,‬שבו יש מסיט מופע אלקטרוני על כל קורן‪ .‬מסיטי המופע‬
‫יוצרים שיפוע מופע אחד על פני המערך הקורן‪ .‬לכן‪ ,‬לאנטנה זו יש רק אלומה אחת‪ ,‬הסוקרת כל פעם לכיוון אחר‪ ,‬בהתאם למיתוג‬
‫מסיטי המופע לשיפוע מופע אחר‪ .‬אנטנה סוקרת אלקטרונית הינה אנטנה אקטיבית הדורשת אספקת מתח וחיווט פיקוד למסיטי‬
‫המופע‪ ,‬ומחשב פיקוד‪ ,‬בעוד שאנטנה רבת‪-‬אלומות היא מערכת פאסיבית‪.‬‬
‫המטריצה מורכבת מרכיבי מיקרוגל פאסיביים כגון מצמד ומסיט‪-‬מופע פאסיבי‪ .‬במסגרת הפרויקט הסטודנטים ילמדו לתכנן‬
‫את רכיבי המיקרוגל השימושיים הנ"ל‪ .‬הסטודנטים ילמדו גם שיקולי תכנון של מערכי אנטנות‪ :‬השפעת המרחק בין הקורנים על‬
‫הגבר האנטנה‪ ,‬על רוחב האלומות‪ ,‬כיווני האלומות ועומק החיתוך בין האלומות‪.‬‬
‫מטריצת בטלר ניתנת למימוש בטכנולוגיה מודפסת הנוחה לייצור המוני וזול‪ .‬לעיתים ניתן להדפיס את הקורנים יחד עם רשת‬
‫ההזנה ואז מתקבלת מערכת רבת‪-‬אלומות קלה וזולה‪ .‬כאשר המטריצה מודפסת (בשכבה אחת) קווי התמסורת המגשרים בין‬
‫רכיבי המטריצה חוצים זה את זה‪ .‬במימוש כזה דרוש רכיב חצייה בכל נקודת מפגש‪ .‬במסלולים שאינם חוצים מסלולים אחרים‬
‫דרוש שיהיו רכיבי חצייה דמה לקיזוז רכיבי החצייה שבמסלולים המקבילים‪ ,‬כדי להשוות אורך ומופע של כל המסלולים‪ ,‬וכך‬
‫ליצור מטריצה מודפסת רחבת‪-‬סרט‪ .‬זה מסבך את המעגל המודפס‪ ,‬ואכן מטריצות שפותחו בעולם אינן כוללות את כל רכיבי‬
‫הדמה הדרושים ולכן הן צרות‪-‬סרט‪ .‬כיוון שהמימוש המודפס פשוט וזול כדאי להתאמץ לממש מטריצה מודפסת גם אם המעגל‬
‫שלה מורכב ומסובך יותר‪ .‬לאחרונה הוצע על ידי מנחה הפרויקט מעגל ‪ layout‬חדש המתאר מימוש מודפס של מטריצת בטלר ‪8×8‬‬
‫מלאה ורחבת סרט (איורים ‪ 1‬ו‪.)2-‬‬
‫בסמסטרים קודמים הפרויקט נלקח ובוצע ברובו‪ .‬מטרת הפרויקט הנוכחי הינה להשלים את הפרויקט הקודם‪ .‬מטרת הפרויקטים‬
‫הקודם והנוכחי הינה לתכנן‪ ,‬לבנות ולמדוד מטריצות בטלר מודפסות ‪ 8×8‬רחבות סרט (לפחות ‪ ,)22%‬שתהיינה הכי רחבות‪-‬סרט‬
‫שפותחו מעולם‪ ,‬הישג הראוי לפרסום כמאמר מקצועי‪ .‬לשם כך הלכנו בשני כיוונים‪ :‬פותחה מטריצת בטלר מודפסת המבוססת על‬
‫מצמדים מסוג ‪ ,coupled-lines‬וגם פותחה מטריצה המבוססת על מצמדים מסוג ‪ .branched-line couplers‬המטריצה מהסוג‬
‫הראשון נבנתה ונמדדה (איור ‪ )3‬והביצועים שהתקבלו היו טובים‪ .‬המטריצה מהסוג השני גם כן תוכננה‪ ,‬אך המעגל המודפס שיוצר‬
‫היה פגום (ראה איור ‪ .)2‬בפרויקט הנוכחי המעגל המודפס ייוצר שוב‪ ,‬ובניית המטריצה ומדידתה יושלמו‪ .‬התוצאות הצפויות‬
‫למטריצה זו הן רוחב סרט קטן יותר‪ ,‬אך יותר דיוק בשיפועי המופע‪ .‬הסטודנטים ילמדו את הנושא‪ ,‬יחזרו על התכן בסימולציה‪,‬‬
‫יממשו וימדדו את המטריצה‪ .‬התוצאות המדודות הנוספות יכללו במאמר‪ .‬הפרויקט מלמד ומעשיר מבחינה מקצועית כיוון שהוא‬
‫כולל את כל השלבים‪ :‬לימוד התיאוריה‪ ,‬תכן וסימולציה‪ ,‬הכרת שיטות ייצור‪ ,‬בנייה ומדידה‪ ,‬ודיווח ע"י מאמר בעיתון מקצועי‪.‬‬
‫דרישות הפרויקט‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫לימוד הנושא של מטריצת בטלר ומרכיביה (ע"י קריאת מאמר‪ ,‬והסברים מהמנחה)‪.‬‬
‫הכרה ותפעול של תוכנת ‪ CST-MWS‬לאנליזה אלקטרומגנטית (א"מ) המאפשרת תכנון א"מ של מרכיבי המטריצה‪ ,‬וחישוב‬
‫א"מ של כל הרשת כרכיב אחד רב‪-‬הדקים‪ .‬המנחה ילמד את הסטודנטים כיצד להפעיל את התוכנה‪.‬‬
‫לימוד הנושא של של מצמדים מודפסים מסוג ‪ branched-line coupler‬בטכנולוגיית ‪( stripline‬קריאת מאמר)‪.‬‬
‫תכן מצמד מודפס בסטריפליין אויר‪ ,‬סימולציה ואופטימיזציה בתוכנה (חזרה על תכן שבוצע והגעה לאותן מידות)‪.‬‬
‫תכן רכיב חצייה המורכב משני מצמדים (‪ )4‬בחיבור קסקדה‪ ,‬ותכן רשת קיזוז‪ :‬רשת שוות‪-‬מופע לרכיב חצייה ברוחב סרט גדול‪.‬‬
‫יש לחזור בסימולצייה על תכן שבוצע ולהגיע לאותן מידות אליהן הגיעו באופטימיזציה בפרויקט הקודם‪.‬‬
‫‪ .6‬לימוד הנושא של מסיט מופע דיפרנציאלי פאסיבי (קריאת מאמר על ‪.)Schiffman phase-shift component‬‬
‫‪ .7‬תכן מסיטי המופע הנדרשים‪ 45° ,22.5° :‬ו‪ 67.5°-‬והוכחת ביצועיהם בסימולציה‪ .‬יש לחזור על תכן שבוצע‪ ,‬ולהגיע לאותן‬
‫מידות אופטימליות שפותחו בפרויקט הקודם‪ ,‬כיוון שכבר הוכח שמידות אלה נותנות ביצועים טובים‪.‬‬
‫‪ .8‬בנייה בתוכנה של מטריצת בטלר שלמה‪ ,‬המודפסת בשכבה אחת‪ ,‬בעלת שמונה כניסות ושמונה יציאות לפי איור ‪ ,2‬וסימולציה‬
‫של כל הרשת המודפסת כרכיב אחד בתוכנת ‪ .CST‬יש להוכיח מהפאזות של צימודי ההעברה המחושבים שהרשת עובדת‪.‬‬
‫‪ .9‬הפקת שרטוט של המעגל המודפס מהתוכנה‪ ,‬והוצאתו לייצור‪ .‬הזמנת עבודה מכאנית של כל החלקים המכאניים הנדרשים‬
‫לבניית המטריצה במבנה סטריפליין אויר‪ .‬קיים תכנון מכאני חלקי‪ ,‬וחלקים אחדים כבר יוצרו‪ .‬אח"כ יש להרכיב את‬
‫המטריצה כולל ‪ 16‬מחברי ‪ ,RF‬ויש למדוד אותה (תחום תדרי מדידה ‪.)9.5 ÷ 10.5 GHz‬‬
‫‪ .12‬הפקת תוצאות מהמדידות‪ ,‬מצגת סיום וכתיבת ספר פרויקט מסכם‪.‬‬
‫דרישת קדם או במקביל‪ :‬קורס מיקרוגלים‪ ,‬התקני מיקרוגל פסיביים או קורס אנטנות וקרינה‪.‬‬
‫היקף העבודה‪ :‬פרויקט סמסטריאלי לזוג סטודנטים‪.‬‬
‫מערך ליניארי‬
‫‪ 8‬קורנים‬
‫קו מודפס‬
‫ריק‬
‫רשת קיזוז מופע‬
‫רשת קיזוז מופע‬
‫קו מודפס‬
‫ריק‬
‫איור ‪ 3‬מטריצה ממומשת‬
‫בטכנולוגייה אחרת‬
‫בפרויקט קודם‬
‫מצמד‬
‫‪branch-line‬‬
‫מסיט מופע‬
‫דיפרנציאלי‬
‫מופע‬
‫חסר קו‬
‫מודפס‬
‫רשת קיזוז מופע‬
‫רכיב חצייה‬
‫חסר קו‬
‫מודפס‬
‫מסיט מופע‬
‫דיפרנציאלי‬
‫מופע‬
‫מצמד‬
‫‪branched-line‬‬
‫איור ‪ 2‬רשת הזנה מעגל מודפס ממומש אבל פגום‬
‫מסיט מופע‬
‫דיפרנציאלי‬
‫מופע‬
‫רשת הזנה‬
‫פאסיבית מטריצת‬
‫בטלר ‪8×8‬‬
‫איור ‪ 1‬מערכת רבת אלומות‬