مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451842021728Feed Locating and Beamforming in Collocated MIMO Antenna Using Characteristic Mode Theoryتعیین محل تغذیه و شکل دهی الگوی میدان در آنتن هم موقعیت MIMO با استفاده از تئوری مود مشخصه257262faمصطفیپروینمهندسی برق و کامپیوترجواداحمدی شکوهدانشگاه سیستان و بلوچستانحمیده دشتی خویدکیدانشگاه سیستان و بلوچستان2019819In this paper, a procedure for feed placement in a collocated Multiple Input Multiple Output (MIMO) antenna is presented based on characteristic mode theory. The orthogonality of characteristic currents is used to determine optimal feed locations in the presented antenna. First, characteristic mode analysis is done to determine the resonance modes of the antenna; Then the optimal feed locations are determined to excite these orthogonal modes. Moreover, we modify the shape of the radiation pattern of the antenna by changing amplitude excitation of these modes. It is observed that only by changing amplitudes of the antenna modes and their composition at the desired frequency, the shape and the beam width of the antenna pattern is changed.
در این مقاله روشی برای تعیین محل تغذیه در یک آنتن همموقعیت چندورودی- چندخروجی (MIMO) بر مبنای تئوری مود مشخصه ارائه میشود. از خاصیت تعامد جریانهای مشخصه برای تعیین محلهای بهینه تغذیه در آنتن مورد نظر استفاده میشود. ابتدا تحلیل مود مشخصه برای تعیین مودهای رزونانسی متعامد آنتن، انجام و سپس محلهای بهینه تغذیه برای تحریک این مودها، تعیین میشود. همچنین با تغییر دامنه تحریک این مودها، شکل الگوی میدان دور آنتن را تغییر میدهیم. مشاهده میشود که تنها با تغییر دامنه تحریک مودهای متعامد آنتن و ترکیب آنها در فرکانس مورد نظر، شکل و پهنای پرتوی آنتن تغییر میکند.http://ijece.org/en/Article/Download/28605مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451842021728Reduction of Magnetic Core Losses in Forward Converter for Driving Magnetron Lampکاهش تلفات هسته مغناطیسی در مبدل فوروارد برای راه اندازی لامپ مگنترون231239faمحمدرضابنائيدانشگاه شهید مدنی آذربایجانابوالفضلنصیریفنی و مهندسی0000000322727422سید محمدعلویدانشگاه جامع امام حسینشهرامحسین زادهدانشگاه شهیدمدنیآذربایجان20191126In this study, a forward converter with phased shifted active clamp is presented for the driving of magnetron lamp (4 kV, 300 mA, 1000 ±40 W).The presented converter is of a boost and high-gain type. To reduce the voltage stress, the active clamp structure is used. In addition, using the clamp switch phase shifted method, while the maximum flux density of the transformer core retains power, it is possible to increase the time the main key is turned on. Thus, with the same nucleus, the possibility of increasing power transmission is created. Therefore, in the same power, the volume, weight and price of the core used should be reduced.Also, a series resonance circuit provides soft switching conditions. Maximum and average power supply power is controlled for minimum losses. The power supply delivers about 1 kW with an average power of about 250 W by adjusting the time the converter is enabled. Other advantages of the proposed circuit include simply power circuit, reduction of the number of switching elements and reduction of switching losses. The design results have been simulated and verified by PSCAD software.در اين تحقیق، یک مبدل فوروارد با کلمپ فعال تغییر فاز یافته برای راهاندازی لامپ مگنترون ارائه شده است . مبدل ارائهشده از نوع افزاینده و با بهره بالا میباشد. برای کاهش تنش ولتاژ کلید اصلی از ساختار کلمپ فعال استفاده شده است. به علاوه با استفاده از روش تغییر فاز کلید کلمپ، ضمن حفظ چگالی شار بیشینه هسته ترانسفورماتور قدرت، امکان افزایش زمان روشنبودن کلید اصلی فراهم میگردد. بدین ترتیب با یک هسته یکسان امکان افزایش انتقال توان به وجود میآید. لذا در یک توان یکسان حجم، وزن و قیمت هسته مورد استفاده کاهش مییابد. همچنین یک مدار تشدید سری شرایط کلیدزنی نرم را فراهم میکند.
توان بیشینه و متوسط منبع تغذیه برای کمینه تلفات کنترل میگردد. منبع تغذیه، توانی در حدود kW 1 با متوسط توان در حدود W 250 را با تنظیم زمان فعالبودن مبدل تحویل میدهد. از مزایای دیگر مدار ارائهشده میتوان به سادگی مدار قدرت، کاهش تعداد المانهای کلیدزنی و کاهش تلفات کلیدزنی اشاره کرد. نتایج طراحی توسط نرمافزار PSCAD شبیهسازی و تأیید شده است.
http://ijece.org/en/Article/Download/28722مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451842021728Reactive Power Compensation using optimal capacitor allocation in the Distribution Network in the Presence of Wind Power Plant Based on Information Gap Decision Theoryجبران سازی توان راکتیو با استفاده از تخصیص بهینه ی خازن ها در شبکه توزیع در حضور نیروگاه بادی مبتنی بر تئوری تصمیم گیری شکاف اطلاعاتی240248faمریمرمضانیدانشگاه بیرجندمحبوبهاعتمادی زادهدانشگاه بیرجند2019121The presence of uncertain parameters in the power system has created many challenges for designers andoperators of the system including the problem of capacitors in the presence of wind power plants. The answer depends on the amount of load and output power of the wind power plant that has uncertain values. In this paper, the information gap based decision theory method is used model the uncertainty in load and output power of the wind power plant. The objective function includes the cost of capacitive banks and energy losses, used to of load
Flow based on unscented transformation for calculate energy losses. A genetic algorithm is used to optimize the above problem. Finally, the efficiency of the proposed method has been investigated by carrying out numerical studies on the IEEE 33-bus network.
وجود پارامترهای نامطمئن در سیستم قدرت چالشهای فراوانی را برای طراحان و بهرهبرداران این سیستم ایجاد کرده است که از آن جمله میتوان به مسئله خازنگذاری در حضور نیروگاههای بادی اشاره کرد. پاسخ مسئله به مقدار بار و خروجی نیروگاه بادی وابسته است که مقادیری نامطمئن دارند. در این مقاله، از روش تئوری تصمیمگیری مبتنی بر شکاف اطلاعاتی برای مدلسازی عدم قطعیت در بار شبکه و خروجی نیروگاه بادی استفاده میشود. تابع هدف شامل هزینه بانکهای خازنی و تلفات انرژی است که برای محاسبه تلفات انرژی از پخش بار مبتنی بر تبدیل بیبو استفاده شده است. پاسخ بهینه مسئله خازنگذاری بر اساس الگوریتم ژنتیک حاصل میشود. در نهایت کارایی روش بیانشده با انجام مطالعات عددی بر روی شبکه 33شینه IEEE مورد بررسی قرار گرفته است.http://ijece.org/en/Article/Download/28726مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451842021728Hybrid Beamforming in MIMO Systems via Matrix Decompositionشکل دهنده ترکیبی پرتو در سیستم های MIMO به وسیله تجزیه ماتریس شکل دهی پرتو بهینه249256faمحمدفرزانصباحیدانشگاه اصفهانسلیمان فرجیدانشگاه اصفهانامیررضافروزاندانشگاه اصفهان2019124MIMO systems, and particularly massive MIMO systems, achieve high spectral efficiency by using a large number of antennas. An important issue in these systems is beamforming. In fully digital baseband beamforming, an RF chain is required for each antenna, which leads to high cost and power consumption. In analog beamforming, only one RF chain is used and beamforming is performed by using phase shifters. This method does not provide optimal spectral efficiency and thus, analog-digital hybrid methods for beamforming are considered. In this paper, a hybrid beamforming method is proposed in which the required number of RF chains is much less than fully digital method. The precoder and receiver filter are designed by maximizing the spectral efficiency. To this end, the optimal beamforming matrix (which contains the right singular vectors of the channel matrix) is approximated by the product of two analog and digital beamforming matrices. This approximation is improved by an iterative method. The criterion for the proximity of the two matrices is considered to be the Frobenius norm of their differences. In the receiver, the design of the hybrid beamforming is performed in a similar way, using the mean squares error criterion. Also, to improve the method, a gradient-based algorithm is proposed to further reduce the error. The simulation results show the performance superiority of the proposed method over similar methods as well as its less complexity.سیستمهای چندورودی- چندخروجی (MIMO)، به ویژه سیستمهای MIMO انبوه، با به کار گرفتن تعداد زیاد آنتن بازده طیفی بزرگی به دست میآورند. یک مسئله مهم در این سیستمها شکلدهی پرتو است. اگر شکلدهی پرتو به صورت کاملاً دیجیتال در باند پایه انجام شود، به ازای هر آنتن یک زنجیره RF لازم است که منجر به هزینه و مصرف توان بالا میشود. در شکلدهی پرتو کاملاً آنالوگ، فقط یک زنجیره RF استفاده میشود و الگوی انتشار توسط شیفتدهندههای فاز تنظیم میشود ولی با این روش نمیتوان بازدهی طیفی بهینه را ایجاد کرد. به همین دلیل روشهای ترکیبی آنالوگ- دیجیتال برای شکلدهی پرتو مورد توجه هستند. در این مقاله، یک روش شکلدهی ترکیبی پرتو پیشنهاد میشود که در آن تعداد زنجیره RF مورد نیاز نسبت به حالت کاملاً دیجیتال بسیار کمتر است. طراحی پیشکدگذار و فیلتر گیرنده بر اساس بیشینهکردن بازده طیفی انجام شده است. این هدف در فرستنده، با نزدیککردن حاصلضرب دو ماتریس شکلدهنده پرتو آنالوگ و دیجیتال به ماتریس شکلدهی پرتو بهینه (که حاوی بردارهای منفرد سمت راست ماتریس کانال است) و با یک روش تکراری برآورده میشود. معیار نزدیکبودن دو ماتریس، نرم فروبنیوس تفاضل در نظر گرفته میشود. در گیرنده، طراحی شکلدهنده ترکیبی پرتو به طریق مشابه و با استفاده از معیار کمترین میانگین مربعات خطا انجام میشود. همچنین برای بهبود روش، یک الگوریتم مبتنی بر گرادیان برای کمترکردن خطا پیشنهاد شده است. نتایج شبیهسازی، برتری عملکرد روش پیشنهادی نسبت به روشهای مشابه و همچنین پیچیدگی کمتر آن را نشان میدهد. بسته به سناریوی انتخابی، فاصله بازدهی طیفی روش پیشنهادی با روش بهینه به کمتر از dB 2 میرسد.http://ijece.org/en/Article/Download/28730مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451842021728Distributed Control Scheme Based on Model Predictive Control for Supplying Power in an Isolated DC Microgridطرح کنترلی توزیع شده مبتنی بر کنترل مدل پیشبین جهت تأمین توان در یک ریزشبکه DC مستقل209220faآرشعابدیدانشگاه صنعتی نوشیروانی بابلبهروزرضاییدانشگاه صنعتی نوشیرانی بابلعلیرضاخسرویدانشگاه صنعتی نوشیرانی بابلمجیدشهابیدانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل-دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر2020112In this paper, a control scheme is presented for an isolated DC microgrid including wind turbine connected to permanent magnet synchronous generator, electrical energy storage unit, and variable electrical loads. Energy sources are connected to a common bus through DC buck and buck-boost converters. The local distributed controllers are located in the first control layer. These controllers are designed based on a Lyapunov stability analysis and thereby its stability is guaranteed. Moreover, the current and voltage, injected to the network, are adjusted by controlling the switching functions of the converters. The decentralized secondary controllers determine the contribution of the local units for supplying the local loads. In this control layer, a model predictive controller for the wind generation unit as well as a proportional-integral controller for preserving the bus voltage are proposed to determine the reference currents for the local controllers. In addition to the practical simplicity, complete isolation of the secondary controllers, minimum requirements to data transfer, and providing a control structure without any need to change in development plan are the important advantages of the proposed control scheme. The performance of the controllers is investigated and verified using the simulations in MATLAB software performed for different cases.در این مقاله، یک طرح کنترلی جامع برای یک ریزشبکه DC مستقل، شامل توربین بادی متصل به ژنراتور سنکرون مغناطیس دایم، واحد ذخیرهسازی انرژی الکتریکی و بارهای الکتریکی متغیر ارائه گردیده است. منابع انرژی از طریق مبدلهای DC باک و باک- بوست به شین مشترک متصل میباشند. در لایه اول کنترلی کنترلکنندههای توزیعشده محلی قرار دارند. این کنترلکنندهها به واسطه یک تحلیل پایداری لیاپانوف طراحی شده و علاوه بر تضمین پایداری، جریان و ولتاژ تزریقی به شبکه را از طریق کنترل تابع سوئیچینگ مبدلها تنظیم مینمایند. کنترلکنندههای ثانویه به صورت نامتمرکز بوده و میزان مشارکت هر واحد را در تأمین بار تعیین مینمایند. در این لایه کنترلی یک طرح کنترلکننده مدل پیشبین برای نیروگاه بادی پیشنهاد شده است و یک کنترلکننده تناسبی- انتگرالی با هدف تثبیت ولتاژ شین، مقادیر مرجع جریان را برای کنترلکننده محلی تعیین مینمایند. علاوه بر سادگی، سهولت در اجرا و سرعت عمل، استقلال کامل کنترلکنندههای ثانویه و حداقل نیاز به بستر ارتباط داده در کنترلکنندههای محلی و عدم نیاز به تغییر ساختار کنترلی در برنامه توسعه از ویژگیهای مهم طرح کنترلی پیشنهادی میباشند. همچنین صحت عملکرد کنترلکنندهها با شبیهسازی در نرمافزار Matlab و برای موارد مطالعاتی مختلف مورد ارزیابی و تأیید قرار گرفتهاند.http://ijece.org/en/Article/Download/28762مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451842021728Investigating the Influence of Number of Carbon Atoms Along the Width of Graphene Nanoribbon on the current of a Graphene Single Electron Transistorبررسی تاثیر تعداد اتمهای کربن موجود در عرض نوار نانومتری گرافنی بر جریان ترانزیستور تک الکترونی گرافنی263267faداریوشدیدباندانشگاه کاشانوحیدهخادم حسینیدانشگاه کاشان2020127A single electron transistor is a nanoscale device comprised of three metallic electrodes and one island or quantum dot. The island can made of carbon nano materials like a graphene nanoribbon. The number of carbon atoms along the width of the graphene nanoribbon affect on the speed of transistor operation and coulomb blockade region. In this research, the current for a single electron transistor utilizing a graphene nanoribbon island is modeled. The impact of several parameters on the transistor current is investigated including the number of carbon atoms along the width, length of nanoribbon, and the applied gate voltage. The modeling results show that increasing the number of carbon atoms along the width of the nanoribbon results in reduced coulomb blockade region. Moreover, reducing the length of nanoribbon and increasing the applied gate voltage cause a decrease in the zero current range of the transistor. Increasing the number of atoms along the width of three islands also gives a boost in the electron tunneling region and thus, the transistor performance will be improved.ترانزیستور تکالکترونی یک قطعه الکترونیکی در ابعاد نانومتر است که شامل سه الکترود فلزی و یک جزیره یا نقطه کوانتومی میباشد. جزیره میتواند از نانومواد کربنی مانند نوار نانومتری گرافنی انتخاب شود. تعداد اتمهای کربن موجود در نوار نانومتری گرافنی بر سرعت عملکرد ترانزیستور و ناحیه انسداد کولنی تأثیر میگذارد. در این تحقیق، جریان ترانزیستور تکالکترونی با جزیرهای از نوار نانومتری گرافنی مدلسازی شده است. تأثیر عواملی از جمله تعداد اتمهای کربن موجود در عرض نوار نانومتری گرافنی، طول نوار نانومتری گرافنی و ولتاژ اعمالی بر گیت روی جریان ترانزیستور بررسی شده است. نتایج مدلسازی نشان میدهد که با افزایش تعداد اتمها در عرض نوار نانومتری گرافنی، ناحیه انسداد کولنی در نمودارهای پایداری بار ترانزیستور کاهش مییابد. همچنین کاهش طول نوار نانومتری گرافنی و افزایش ولتاژ اعمالی بر گیت باعث کاهش ناحیه جریان صفر ترانزیستور میشود. افزایش تعداد اتمها در عرض سه جزیره باعث افزایش ناحیه تونلزنی تکالکترون و بهبود عملکرد ترانزیستور میشود.http://ijece.org/en/Article/Download/28781مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451842021728Sum Rate and Energy Efficiency Maximization in a Cognitive Radio Network with a Successive Relay Primary Userبهبود مجموع نرخ کاربران ثانویه و بهره انرژی شبکه رادیوشناختگر با استفاده از تخصیص توان و Successive Relaying221230faالههمداحدانشگاه سمنانمحمدلاریدانشگاه سمنان20181219In this paper, we propose a cognitive radio network which consists of a number of secondary users and one primary user. The primary user utilized a successive relay performance. The successive relaying technique creates a full duplex relay performance by two half duplex relays, which improves spectral efficiency. In the presence of secondary users, we use successive relay technique in the primary user to ensure its acceptable performance. Also, the sum rate of secondary users is increased. The challenges of this network are inter-relay interference and inter user interference. The interference alignment method is utilized to eliminate the interferences in the successive relay technique and in the cognitive radio network. Besides, the minimum transmitted power of the primary user is derived to guarantee its quality of service requirement. Two power allocations algorithms are proposed to maximize the sum rate of secondary users and the energy efficiency of the network. In both power allocations algorithms, satisfying the quality of service of the primary user is considered. The closed-form solutions of these algorithms are studied. The fractional programing approach was employed to solve the energy efficiency optimization in two steps.در این مقاله، یک شبکه رادیوشناختگر ارائه دادهایم که شامل چند کاربر ثانویه و یک کاربر اولیه است. کاربران ثانویه با روش تحت پوشش، از طیف کاربر اولیه استفاده میکنند. کاربر اولیه نیز دارای عملکرد Successive Relay است. در Successive Relay با استفاده از دو رله نیمه دوطرفه به عملکردی مشابه رله تمام دوطرفه ولی با شدت تداخل بین رلهای کمتر میرسیم که باعث بهبود بهره طیفی میشود. همچنین با وجود اضافهشدن کاربران ثانویه، برای حفظ عملکرد صحیح کاربر اولیه و افزایش مجموع نرخ کاربران ثانویه، استفاده از عملکرد Successive Relay در کاربر اولیه را مطرح کردهایم. در شبکه رادیوشناختگر نیز کاربران دارای تداخل هستند که برای حذف تداخل از ایده همترازسازی تداخل بهره گرفتهایم. در ادامه با در نظر گرفتن یک نرخ آستانه برای کاربر اولیه، حداقل توان لازم را برای منبع و رله به منظور تضمین کیفیت سرویسدهی کاربر اولیه به دست آوردهایم. یک مسئله تخصیص توان بیشینهسازی نرخ مجموع کاربران ثانویه ارائه کردهایم و جواب بهینه را به فرم بسته به دست آوردهایم. همچنین یک مسئله بیشینهسازی بهره انرژی شبکه را طرح کردیم که در دو مرحله و با روش حل مسایل کسری، جوابهای بهینه را به فرم بسته به دست آوردیم.http://ijece.org/en/Article/Download/29221مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران168237451842021728Angle Robust Reflective Subtractive Color Filter Using Titanium Dioxide Metasurface and Aluminum Mirrorsفیلتر رنگي كاهشي بازتابنده مقاوم در مقابل تغييرات زاويه تابش با استفاده از فراسطح دياکسيد تيتانيوم و آينههاي آلومينيومي268272faزهراناصحيدانشگاه صنعتي شيرازنجمهنزهتدانشگاه صنعتي شيراز2019105Recently, color filters have been used for high quality resolution color imaging and printing in subwavelength scale. In this paper, a reflective subtractive color filter with excellent color contrast has been demonstrated. In the proposed filter, titanium dioxide nanocuboids have been integrated with aluminum mirrors at the top and bottom of them. Due to the creation of magnetic dipole in titanium dioxide nanocuboids, a resonance occurs in the visible spectrum, which the resonance wavelength could be tuned over the whole visible range through the adjustment of the nanocuboid side size. By utilizing aluminum patches on both sides of the nanocuboids, the efficiency of more than 70% and the bandwidth of less than 35 nm have been attained. The proposed filter exhibits high incident angular tolerance such that by increasing the incident light angle from 0 to 60 degree, the resonance wavelength has very poor variation and maintains the same bandwidth and efficiency. Also, the proposed filter is polarization-independent due to its symmetric geometry. These advantages facilitate the function of the suggested filter in imaging and displays with high brightness.اخيراً فيلترهاي رنگي براي تصويربرداري و پرينت رنگي با کيفيت و وضوح بالا، در مقياس زير طول موج به کار ميروند. در اين مقاله، يک فيلتر رنگي کاهشي بازتابنده با کنتراست رنگي عالي نشان داده شده است. در فيلتر پيشنهادي، نانومکعبهاي دياکسيد تيتانيوم با آينههاي آلومينيومي در بالا و پايين نانومکعبها مجتمع شده است. به دليل ايجاد دوقطبي مغناطيسي در نانومکعبهاي دياکسيد تيتانيوم، يک تشديد در طيف مرئي اتفاق ميافتد که با تغيير اندازه ضلع نانومکعبها، طول موج تشديد در تمام طيف مرئي تنظيم ميشود. پچهاي آلومينيومي در دو طرف نانومکعبها، باعث دستيابي به بازده بيش از 70% و پهناي باند كمتر از 35 نانومتر ميشوند. فيلتر پيشنهادي نسبت به زاويه تابش خيلي حساس نيست، به طوري که با افزايش زاويه تابش از 0 تا 60 درجه، طول موج تشديد تغيير بسيار ناچيزي دارد و پهناي باند و بازده يکساني را حفظ ميکند. به علاوه، به دليل هندسه متقارن، فيلتر پيشنهادي به قطبش موج ورودي نيز وابسته نيست. اين مزيتها عملکرد فيلتر پيشنهادی را در تصويربرداري و نمايشگرهاي با روشنايي و وضوح بالا تسهيل ميسازد.http://ijece.org/en/Article/Download/29222