Academic literature on the topic 'Konstruksjon'

Effektforsterkere er viktige komponenter i dagens telekommunikasjonsutstyr. I de fleste trådløse kommunikasjonssystemer står effektforsterkeren for en stor andel av det totale effektforbruket. Derfor er virkningsgraden, eller effektiviteten, til denne av stor betydning. Ved å redusere overlapp mellom strøm og spenning i transistor er det mulig å bedre effektiviteten til effektforsterkere betydelig. Dette er mulig ved å reflektere harmoniske frekvenser tilbake til transistoren med riktig fase. Dette gjøres i klasse F effektforsterkere, og gir vesentlig bedre effektivitet enn tilsvarende klasse AB og B effektforsterkere. Ved design av en klasse F effektforsterker ble det sett på hvilke egenskaper denne har i forhold til en tilsvarende klasse AB design. Begge effektforsterkerne ble designet for bruk i et Inmarsat-bånd ved 1,64GHz. Det ble benyttet en GaAs MESFET-effekttransistor, beregnet for bruk i L-bånd, i design og konstruksjon av begge effektforsterkerne. I designen av klasse F effektforsterkeren var det hensiktsmessig å bruke parasittiske effekter i transistoren som en del av designen, for å oppnå ønsket refleksjon av andre- og tredjeharmonisk. Det ble benyttet diskrete passive komponenter, med små tap og gode modeller, til design og konstruksjon. ADS-simuleringer viser at det er mulig å oppnå en effektivitetsgevinst på 10 prosentpoeng ved riktig refleksjon av andre- og tredjeharmonisk. Ved hjelp av simuleringer i ADS er den harmonisk tunede klasse F designen sammenlignet med en tilsvarende klasse AB effektforsterkerdesign. Her ser en at bedret effektivitet går på bekostning av båndbredde. Effektiviteten faller også raskere med økende avstand fra senterfrekvensen, enn hva som er tilfellet for klasse AB designen. Til tross for dette har klasse F designen tilsvarende lineære egenskaper som klasse AB designen. Etter hvert som størrelsen til de harmoniske vokser vil de bidra til en gradvis økning av effektiviteten, inntil klasse F kriteriet inntreffer når transistoren drives nær metning. Begge designene gir rundt 14dB forsterkning og leverer effekter i overkant av 1W. Simulert PAE er 55,1% for klasse F effektforsterkerdesignen, og 45,1% for tilsvarende klasse AB design. Begge designene ble konstruert, og målte resultater ble sammenlignet med de simulerte. Dette viser at transistormodellen, som ble brukt ved simulering i ADS, gir et veldig konservativt estimat av forsterkning og effektivitet. Ved reduksjon av forsterkning var det mulig å oppnå tilstrekkelig stabilitet for klasse AB effektforsterkeren, der PAE ble målt til 55,3%. Det viser seg også at det er forskjeller mellom simulerte og virkelige S-parametere til transistoren. Ved konstruksjon av klasse F effektforsterkeren er det essensielt andre og tredjeharmonisk ser riktig impedans fra transistorens strømkilde for å få riktig refleksjon. I tillegg må tilpasningsnettverket gi grunnharmonisk riktig impedans for høyest effektivitet. Uten god modell for transistor, og begrensede muligheter til å måle refleksjon av harmoniske, ble det med tilgjengelig tid ikke mulig å realisere den designede klasse F effektforsterkeren. I forbindelse med skriving av en artikkel, som vil bli forsøkt publisert ved ”Radio Wireless Week 2007” i Long Beach, ble det gjennomført utfyllende målinger på en klasse AB og en klasse F effektforsterker som ble konstruert i fordypningsprosjektet. Her ble det hovedsaklig sett på tredjeordens intermodulasjonsdistorsjon. Disse målingene styrker tidligere indikasjoner som tilsier at den konstruerte klasse F effektforsterkeren gir mer lineær forsterkning enn tilsvarende klasse AB effektforsterker.

En klasse E forsterker er en høyeffektiv svitsjeforsterker. Teoretisk effektivitet for en klase E forsterker er 100%, men dette er ikke mulig å oppnå i praksis siden alle fysiske elementer inneholder tap. Ved å kontrollere svitsjingen riktig, reduseres overlappet mellom strøm og spenning over svitsjeelementet og effektiviteten øker. Forsterkeren er designet rundt en Gallium Arsenid (GaAs) MESFET fra Eudyna som også er brukt i klasse AB og klasse F sammenligningskretser konstruert ved NTNU. Transistoren er designet for L bånd og det er designet to forsterkere, en ved 10MHz og en ved 1.6GHz. Som vi skal se, stemmer transistormodellen bra ved 1.6GHz, men dårlig ved 10MHz. På grunn av dette var det ikke mulig å finne noe brukbart tilpasningsnettverk ved 10MHz. Ved å designe, simulere og måle er det i denne oppgaven oppnådd 67% effektivitet ved 1.6GHz, som er bedre enn tilsvarende klasse AB sammenligningskrets og også bedre enn typiske verdier for klasse E forsterkere. I tillegg til måling av effektivitet og båndbredde er inngangseffekt variert for å se på inngang/utgangskarakteristikk, selv om dette i utgangspunktet er mer interessant for en lineær forsterker. På bakgrunn av disse målingene er det mulig å se at forsterkeren oppfører seg som en tradisjonell klasse E forsterker ved 10MHz, mens ved 1.6GHz oppfører den seg som en lineær forsterker før den begynner å svitsje. Båndbredden ved 10MHz ble målt til cirka 2.25MHz, mens det var stor båndbredde rundt 1.6GHz. Båndbredden ble målt opp til 1.9GHz og under 800MHz som var laveste målte verdi.

Denne oppgaven beskriver hvilke algoritmer og metoder som kan benyttes til å utføre regneoperasjonen multiplikativ divisjon i maskinvare. Videre beskrives arkitekturen til de mest egnete metodene for å beregne divisorens resiprokal. Dette resiprokalet multipliseres så med dividenden for å produsere en kvotient. Av de grunnleggende aritmetiske operasjonene addisjon, subtraksjon og multiplikasjon, er divisjon den som er mest krevende å utføre. Kongsberg Defence & Aerospace har gidd denne oppgaven med å undersøke mulighetene for å realisere en divisjonsmodul på en FPGA. Divisjonsmodulen skal være pipelinet, operere med 16 og 32 bits operander og basert på algoritmer for multiplikativ divisjon. Det ble valgt å benytte Newton-Raphson-algoritmen for å iterere over en approksimert verdi av divisorens resiprokal. Denne approksimasjonsverdien hentes fra en bipartit oppslagstabell som adresseres med divisoren. Resiprokalene som er lagret i oppslagstabellen har en nøyaktighet på 1 ULP og Newton-Raphson-algoritmen dobler antall riktige bit for hver iterasjon. Dermed er det kun nødvendig med en iterasjon for å beregne en korrekt verdi av resiprokalet. Selve den iterative regneoperasjonen består av to sekvensielle multiplikasjoner og en subtraksjon. Arkitekturmessig er arbeidet med divisjonsprosessen fordelt på ulike hovedblokker som er sekvensielt sammenkoblet og som hver utfører sin del av prosessen. For hver blokk i de spesifiserte løsningene i denne rapporten, kommer divisjonsoperasjonen et steg nærmere en kvotient og en rest. Det ble ikke tid til å implementere de spesifiserte løsningene i VHDL så det er ikke utarbeidet noen synteserapport for løsningene. Det burde imidlertid være relativt ukomplisert å utføre implementeringen basert på arkitekturene som er spesifisert i denne rapporten. Ut i fra teoristudiet med egnete algoritmer og metoder, ble de metodene som virket best med tanke på ytelse benyttet til å spesifisere løsninger for 16 og 32 bits operander. Løsningene er like med unntak av den bipartite oppslagstabellen som får plass i RAM på FPGA for 16 bits operander, men blir så stor at den må legges i ekstern RAM for 32 bits operander. Ytelsesmessig er det ingen forskjeller på disse to løsningene, men realiseringen av løsningen for 32 bits operander er litt mer komplekst.

Staketrucken er en truck som benyttes i Fesil Rana Metalls produksjon av ferrosilisium, et viktig legeringsemne for stålindustrien. Staketrucken benyttes av ovnsoperatørene til å fordele masse i ovnens øvre sjikt for å holde høy og jevn kvalitet på smelten. Staketrucken er en spesialombygd motvektstruck som er designet for å tåle det tøffe miljøet i et smelteverk. En 5,5meter lang todelt arm er staketruckens verktøy for arbeid i ovnen. Selv med sitt snevre bruksområde er staketrucken en viktig del av produksjonsprosessen.   Staketrucken har en begrensning, redskapsbytte. Staketruckens utforming gjør at den per i dag ikke kan bytte redskap, en såkalt stakearm uten hjelp av støttefunksjoner. Dagens støttefunksjon er å benytte en gaffeltruck ved bytte av stakearm, en løsning som er tidskrevende og ikke minst legger beslag på to operatører i løpet av byttet. Fesil Rana Metall ønsker derfor å utrede mulighetene for en enklere metode for stakearmsbytter. I hovedsak er det vurdert ny design på koblingen mellom stakearmens indre og ytre del og ulike stativløsninger for lagring av stakearmer som ikke er i bruk.   Metoden for å vurdere behovet og utforming av en ny løsning for bytte av stakearmer har i stor grad vært basert på faktainnsamling fra en brukergruppe ved FRM som daglig har kontakt med utstyret. Skisser fra forundersøkelsen blir presentert og det blir presentert en komplett løsning som baserer seg på å beholde dagens koblingstype og oppmuntre til hyppigere bytter av redskap ved hjelp av et roterbart stativ. Noe som vil forenkle bytte av stakearmer betraktelig. Den ferdige løsningen inneholder FEM-beregninger samt enkle beregninger for å dimensjonere hydraulikk og sveiser.

I dag er biofilm på proteser operert inn i kroppen årsak til infeksjonar og pasientsmerter. Ein ynskjer å vite om kavitasjon kan nyttast til å fjerne denne biofilmen. Tidlegare medisinske studiar med kommersielt tilgjengelege ultralydbad har ikkje klargjort om kavitasjonsfenomenet eksisterer i dei kolbene protesene må være i. Dersom kavitasjon kan nyttast kan dette gje ein raskare og rimelegare metode for å fjerne biofilm enn det som eksisterar i dag.For å vite om kavitasjon kan nyttast må ein vite om fenomenet oppstår i ein glaskolbe. Dette fordi protesene må liggje i sterile omgivnadar som ein slik kolbe er. Dette undersøkjast i eit konstruert ultralydbad der ein har kontroll på det akustiske lydtrykket og frekvensen. Eigenskapane til ultralydbadet samanliknast med kavitasjonsteori og eit kommersielt ultralydbad for å finne best mogleg oppsett av ultralydbadet og for å fastsetje eit eigna akustisk signal.Generelle førebuande målingar med fleire frekvensar blei gjort for å finne omtrentleg kavitasjonsterskel for så å kunne fortsette med fleire grundigare forsøk. Målingar blei gjennomført både med og utan glaskolbe for å sjå på skilnadane dette gav. Pulsbreidda til det akustiske signalet blei variert for å sjå effekten dette hadde på kavitasjonsterskel og for å sjå kor korte pulsar ein kan nytte og framleis få i gang kavitasjonsfenomenet. Dette for å kunne ha så lite kavitering som mogleg.Kavitasjon viste seg å vere mogleg inne i ein glaskolbe med akustisk trykk over unit{176}{kilopascal} for pulsar på 15 ms og ein reptisjonsrate på 10 Hz. Kavitasjon var også mogleg å få til for endå kortare pulsar med same repetisjonsrate, då med ein auka kavitasjonsterskel (opptil 240 kPa).Sidan resultata viser at vatnet kaviterer inne i ein glaskolbe er det grunn til å tru at dette fenomenet kan nyttast til å fjerne biofilm og at ein difor bør fortsette studiar på dette området.

Denne oppgaven tar for seg linearisering av GaAs MMIC effektforsterkere. Det er brukt en pHEMT-prosess og senterfrekvensen ligger på 2,45 GHz. Effektforsterkerne som er konstruert kan levere utgangseffekter i størrelsesorden 1 W. Agilent Advanced Design System (ADS) ble brukt til konstruksjon og simulering. Moderne modulasjonsteknikker med varierende envelope krever lineære forsterkere for å fungere. Ulinearitetene i forsterkeren vil forvrenge signalet og skape støy både i og utenfor båndet. Effektiviteten til en lineær forsterker er vesentlig lavere enn for en ulineær forsterker. Ved bruk av linearisering kan effektiviteten økes ved at forsterkeren kan levere større utgangseffekt uten å generere mer støy. Lineariseringsteknikker kan også brukes til å forbedre en forsterker som ikke oppfyller kravet til linearitet, for eksempel støy i nabobånd. Teori for lineære effektforsterkere og lineariseringsmetoder blir presentert. Det er lagt vekt på predistorsjon og ``difference-frequency feedback''. Det ble også gjort simuleringer med disse to metodene. Begge metodene ga redusert intermodulasjon. Det er gjort målinger på komponenter i MMIC for å få en indikasjon på påliteligheten til dataverktøyet. Resultatet av disse målingene viste at modellene er nøyaktige for 2,45 GHz.

Denne masteroppgaven tar for seg en totrinns Dohertyforsterker på 2.4 GHz. De to delforsterkerne er identiske klasse AB effektforsterkere, og «Auxillary»-forsterkerens påslag styres av et variabelt dempeledd. I tillegg til dempeleddet og delforsterkerne består systemet av en kobler, en envelopedetektor og en effektsplitter. Alle delkretsene er designet og produsert, og simuleringer og målinger på disse hver for seg er foretatt. Sammenkoblingen av alle delkretsene til det fullstendige systemet er ikke utført på grunn av tidsmangel og uforutsette komplikasjoner. Utfyllende teori for Dohertyforsterkeren og delkretsene den består av er presentert, samt en detaljert beskrivelse av design-, produksjon- og målemetode. Dempeleddet ble valgt til å ha -konfigurasjon, og utifra måleresulatene konkluderes det med at konfiguarasjonen muligens burde vært en annen. Det samme gjelder for envelopedetektoren som skal gi dempeleddet riktig styresignal; denne er trolig for enkel til å kunne benyttes i en god Dohertyforsterker.

En CompactPCI datamaskin med et NallaTech BenERA FPGA-kort har blitt kjøpt inn til bruk innen forskning på evolusjonær maskinvare. Denne datamaskinen er i stand til å rekonfigurere og kjøre en vilkårlig krets på en FPGA, og kan kommunisere med FPGAen kjapt over en PCI-buss. Øvre hastighet for kommunikasjon med moduler på FPGA-en begrenses av CompactPCI-bussen til 132MB pr. sekund.

Denne hovedoppgaven går ut på konstruksjon av et system basert rundt BenERA FPGA-kortet som skal benyttes til kjøring av sblokkbaserte eksperimenter, med fokus på development. Prosjektet baserer seg på tidligere forskning innen sblokker og development ved NTNU.

Det har blitt utviklet et system der sblokkmatriser kan lastes ned til en FPGA og kjøres der. Kretsen har også spesialkonstruert maskinvare som kan kjøre development på sblokkmatrisen. Sblokkmatrisen kan på et hvilket som helst tidspunkt undersøkes av programvare på CompactPCI-maskinen ved tilbakelesning av data over PCI-bussen. All styring skjer ved hjelp av programvare og kan automatiseres.

Kretsen er implementert som en samlebåndsbasert koprosessor. Koprosessoren er i stand til å prosessere to sblokker pr. sykel både ved kjøring av developmentsteg og ved konfigurering av sblokkmatrise. Ved kjøring av sblokkmatrise vil alle sblokker oppdateres pr. sykel. Ved tilbakelesning av data fra sblokkmatrise behandles 8 sblokker pr. sykel.

Ved syntese ble det oppnådd en klokkefrekvens på 80MHz.

Målet med denne oppgaven har vært å konstruere og teste ut en spesialsentrifuge for simulering av lave g-nivåer i biofysikkeksperimenter, nærmere bestemt månens gravitasjon. Det blir gjort rede for hvilket teoretisk grunnlag den bygges på, og hvilke krav det stiller til sentrifugen og dens eksperimentvolum, EV. Det teoretiske grunnlaget baserer seg på, hvordan en plante reagerer på gravitasjon, og hvordan man tidligere har simulert vektløshet for planter. Dette, i sammen med kunnskap om hvordan krefter virker i en sentrifuge, danner grunnlaget for hvor hvordan simuleringen kan utføres, og hvilke krav det stiller til sentrifugen. Det vil i oppgaven blir gjort rede for hvilket teoretisk grunnlag konstruksjonen baserer seg på, og hvilke antagelser som er gjort i den sammenheng. Teorien stille spesifikke krav til sentrifugen, og konstruksjonen må være praktisk i bruk. Under konstruksjonen har det vært valgmuligheter. Alternativene er tatt med, og valget som er tatt er begrunnet. Det er også tatt med hva som vil være ønskelig å gjøre med sentrifugen ved en forbedring av den konstruksjonen som er nå, hvor det viktigste er å få kameraet stabilt. I den siste delen av oppgaven blir resultatene fra testene presentert, hva som er testet, og hva som er blitt notert under testingen. Under avslutningen tar jeg for meg resultatene og hvilke forbedringer som bør gjennomføres. På noen av problemene blir det også presentert en mulig løsning. EMCS er en del av oppgaven. Min oppgave er å kontrollere akselerasjonstall for sentrifugen, og produsere grakk som kan være til hjelp i tolkningen av resultatene. Det blir også forklart hva EMCS har i sammenheng med hoved oppgaven. Bakerst i oppgaven er det en brukerveiledning for de som skal kjøre forsøk framover.