تحقیق مقاله الکترو تکنیک

فناوری نانو هنر و علم دستکاری و بازچینی اتمها برای ساخت مواد،ابزارها و سیستم های مفید در مقیاس یک میلیاردیم متر است

مقدمه

نانوتکنولوژی تولید مولکولی یا به عبارت دیگر ، ساخت اشیاء در سایزهای اتم به اتم، مولکول به مولکول توسط روبات های برنامه‌ریزی شده در مقیاس نانومتریک است و نانومتر یک میلیاردم متر است

  جمهوری اسلامی ایران، فناوری نانو را به عنوان اولویت اصلی فناوری کشور انتخاب نموده و برای آن برنامه ریزی می کند. تشکیل ستاد ویژه توسعه فناوری نانو با هدف برنامه ریزی بلند مدت و نظارت بر تحقق اهداف نیز در همین راستا می باشد.بر اساس بند ب ماده 43 برنامه چهارم توسعه کشور، دولت باید در سال اول برنامه، سند جامع توسعه فناوری نانو را به تصویب برساند که تدوین این سند توسط ستاد انجام شد و در حال ارائه به هیأت دولت می باشد .

نانو تکنولوژی و میکرو الکترونیک

دانش میکروالکترونیک امروزه گسترش چشمگیری پیدا کرده است . طبق تئوری scaling که در شرکت IBM مطرح شد ، کاهش ابعاد ترانسیزتور CMOS منجر به بهبود سرعت ، قیمت و توان مصرفی می شود

بنابراین سایز ترانزیستور ها هر 3 سال به طور متوسط 0.7 برابر کوچکتر شده است اما به دلیل قوانین مکانیک کوانتوم محدودیت تکنیک های ساخت ممکن است . از کاهش بیش از این از لحاظ اندازه در ترازیستورهای FET معمولی جلوگیری شود و در یکی دو دهه آینده با روش های متداول ساخت در ابعاد زیر 50 نانومتر متوقف شود به این ترتیب کوچک سازی عناصر مدارها تا به حد نانومتری حتی در اندازه مولکولی محققان را به سمتی سوق می دهد که در جهت افزایش قدرت و کارایی ترانزیستور ها خیلی بیشتر از حالت معمولی فعالیت می کنند دستگاههای نانومتری جدید می توانند در دو حالت سوییچ و آمپلی فایر ایفای نقش می کنند با وجود این بر عکس FET های امروزی که عمل آنها بر اساس جابه جایی اجرام الکترونها در حجم ماده می باشند دستگاههای جدید بر اساس پدیده مکانیکی کوانتومی عمل می کنند و در اندازه نانومتری ظاهر می شوند.

در سیستم های مجتمع فوق العاده فشرده امروزی ULSI که ضخامت اکسید گیت آنها به چند لایه اتمی می رسد .

تفاوت اساسی میان تکنولوژی ULSI و نانوتکنولوژی تفاوت میان روش پیاده سازی "بالا به پایین " و " پایین به بالا "برای تولید یک محصول است در روش بالا به پایین مساله اصلی هزینه بسیار زیاد کوچک تر کردن ابعاد ترانزیستورها با روش لیتوگرافی است ، در حالی که هدف اصلی تکنولوژی ULSI کاهش هزینه ها بر بیت در حافظه ها و هزینه بر سوییچ در مدارات منطقی بوده است. از آن سو در روش پایین به بالا انتظار می رود که با استفاده از روش های پیچیده شیمیایی و طراحی مولکولی بتوان بلوک های پایه سیستم را پیاده سازی کرد .اما مساله اصلی یکنواختی و قابلیت اطمینان سیستم در مقیاس وسیع است . اگر بتوان معماری فعلی مدارات مجتمع را بر اساس روش پایین به بالا و با قابلیت اطمینان بالا پیاده کرد ، نانو تکنولوژی اهمیت فوق العاده در توسعه صنعت IC پیدا میکند.

در تکنولوژی ULSI از آنجایی که کارآمدی سیستم مورد نظر است بیشترین درجه آزادی در طراحی سیستم و سپس طراحی مدار وجود دارد ، لذا فرآیند ساخت و ادوات نیمه هادی مثل ترانزیستورها کمترین تنوع را دارند . متقابلا در نانو تکنولوژی بلوکهای پایه متنوعی با کارآمدی بالا وجود دارند در حالی که معماری سیستم وارتباط بین بلوک ها به خوبی در نظر گرفته نشده است .

به هر حال دو روش برای توسعه نانو الکترنیک متصور است . روش اول آن که نانو تکنولوژی با تکنولوژی موجود ULSI ترکیب شود . تلفیق رشته هایی مثل بیوتکنولوژی و الکترونیک ترکیب بازار صنعت داروسازی و صنعت نیمه هادی و نهایتا پیاده سازی سیستم های مجتمع که از مواد و اجزا متنوعی تشکیل شده اند از نتایج این روش به شمار می ایند. روش دوم آن که نانوتکنولوژی جایگزین تکنولوژی ULSI شود .این در صورتی مقدور خواهد بود که بتوان سیستم های فعلی را با کارکرد بهتر و قیمت پایین تر به روش پایین به بالا پیاده سازی کرد.

ضرورت آگاهی یافتن به کلیه علوم و فنون رایج جهان و نیز پاسخگویی به علاقه جوانان پرشور و جویایی علم ایجاب می کند که مطالبی راجع به فرستنده های رادیویی  در اختیار علاقمندان قرار بگیرد.

با نگاهی گذرا به بعد از پیروزی انقلاب اسلامی به تحولات به وجود آمده در نوع فرستنده های رادیویی واقعاً پیشرفت های زیادی در حوزه فرستنده های رادیویی بوجود آمده است ، اوایل انقلاب فرستنده های رادیویی موجود لامپی بود بعد با تلاش نیروهای داخلی  شروع به ساخت و طراحی  فرستنده های رادیویی ترانزیستوری با قدرت و توان بالا تا حد 1000KW و جایگزین نمودن با فرستنده های رادیویی لامپی،و در حال حاضر بر روی فرستنده های رادیویی دیجیتال کار نموده و در مراحل پخش آزمایشی می باشند.

و زمانی به عظمت این گونه درستاوردها  پی خواهیم بُرد،که ملت ما را درخصوص قطعات الکترونیکی چقدر در تحریم قرار داده بودند(مثلاً قطعات الکترونیکی فرکانس بالا که در سیستم ارسال سیگنال ماهواره کاربرد ما را تحریم کردند که هیچ بلکه کل خاورمیانه در تحریم می باشد) ولی این امر مانع تلاش دانشمندان و محققان دلسوز این مرز بوم نشد بلکه مصمم کرد تا اینکه ما هر روز شاهد دستاورد این عزیزان هستم ، و به امید روزی که ما نیز جزو کشورهای باشیم که در هر زمینه در دنیا حرف اوّل را بزنیم.مطالب مطرح شده در زمینه فرستنده های رادیویی به صورت ذیل مطرح خواهد شد؛سعی شده است برای استفاده همگان در حد امکان ساده نگاشته شود.

مهندسی برای نیازمندهای جنگی،نقش با اهمیت داشته اند. بنابراین ،تاریخجه شناخت انتشار امواج و پیدایش  و تکمیل آنتها را میتوان بطور طبیعی ، چهار دوره با مشخصات ویژه تقسیم کرد.

دوره اول آغاز فعالیتهای مخابراتی در سال 1877م تا پایان جنگ جهانی اول است ؛ دوره دوم فاصله بین دو جنگ جهانی است. دوره سوم سالهای  جنگ جهانی دوم و در نهایت دوره چهارم از پایان جنگ جهانی دوم تاکنون مباشد.

هرتز در سال 1877م با انجام آزمایشهای کلاسیک برای نخستین بار انتشار امواج الکتریکی و مغناطیسی را در فضا نشان داد؛ آنتن های فرستنده وگیرنده را در دو طرف اتاق قرار داد.

آنتن فرستنده از دو صفحه مربع شکل 40×40سانتی متر مربع در بالا و پایان ساخته بود که هریک از آنها به میله ای به طول 30 سانتی مترمتصل بود و انتهای دیگر میله ها به دو کره کوچک ختم میشد،فاصله این دو کره 7میلی متر بود؛ تحریک آنتن بوسیله دستگاه همانند ترانسفورماتور انجام میشد. اولیه ، تعداد دورهای  کمتر از منبع جریان مستقیم  تغذیه میشد و ثانیه با تعداد دورهای زیاد به آنتنها متصل بود.با قطع و وصل مرتب کلید مدار اولیه ولتاژهای بالائی به آنتن القاء می شود.

آنتن گیرنده ، حلقه ای دایراه ای شکل به شعاع 35 سانتی متر بوده ،که بخش کوچکی از آن قطع شده بود و فا صله هوائ کوتاهی را تشکیل میداد، به علت القاء ولتاژ در آنتن گیرنده جرقه ای در فاصله هوایی آن پیدا می شد .

هشت سال پس از آزمایش هرتز یعنی در سال 1895م دانشمند روسی به نام پوپف در مطالعه رعد و برق ، از آنتن خطی استفاده کرد که بر روی بام  خانه خود نصب کرد و گیرنده را بین آنتن و زمین متصل ساخت.

بعد از آن مارکونی ، سالهای متمادی برای تکمیل تلگراف بی سیم  کوشش کرد و بین فواصل تا حدود 1000KM،موفقیتهای بدست آورد؛ سرانجام در سال 1901م موفق به انتقال نشانه های بین دو ساحل اقیانوس اطلس شد؛که شگفتی همگان را بر انگیخت .

اینکه چه کسی مخترع اصلی رادیو است، که در آن زمان تلگراف بیسیم نامیده می شد، مورد اختلاف است. ادعاهایی وجود دارد که ناتان ستابلفیلد رادیو را پیش از تسلا و مارکونی ساخت اما بنظر می رسد که دستگاه وی به جای ارسال رادیویی با ارسال القایی کار می کرده است.

اختراع بزرگ بعدی آشکار سازلامپ خلاء بود که توسط تیمی از مهندسین وستینگهاوس ساخته شد.

در شب کریسمس سال 1906م، ریجینالد فسندن اولین ارسال صوتی رادیویی را از برنت راک، ماساچوست انجام داد. کشتی های روی دریا امواج ارسال شدهای را شنیدند که شامل صدای فسندن در حال نواختن آواز اوه شب مقدس با ویلون و خواندن متنی از انجیل بود. اولین برنامه خبری رادیویی توسط ایستگاه 8MK در میشیگان در 31 آگوست 1920م ارسال شد.

در اوایل دهه 1930م، تک باند جانبی و مدولاسیون فرکانس توسط اپراتورهای آماتور رادیو ابداع شد. توسط آرمسترانگ که قبلاً گیرنده رادیوی سوپر هترودین (1918م) را کامل کرده بود،مبحث مدولاسیون فرکانس مطرح میشود.و با شروع جنگ جهانی دوم سیستمهای مایکرویو و رادار به وجود آمدند و از FM در مخابرات نظامی استفاده زیادی می شد ، الکترونیک سخت افزار و مطالب نظری در تمام زمینه ها پیشرفت می کند .

در سال 1960م، سونی اولین رادیوی ترانزیستوری را ارائه کرد این رادیو آنقدر کوچک بود که در جیب جلیقه جا می شد و با یک باتری کوچک کار می کرد. این دستگاه برای مدت طولانی کار می کرد چرا که دیگر لامپ خلاء نداشت که بسوزد. در طول 20 سال بعد ترانزیستورها کاملاً جای لامپ خلاء ها را گرفتند مگر در جاهایی که توان ها و فرکانس های بسیار بالا نیاز بود.

در سال 1963م تصاویر تلویزیون رنگی به صورت تجاری ارسال شدند و اولین (رادیو) ماهواره مخابراتی، TELS

در اواخر دهه 1960م، شبکه تلفن راه دور ایالات متحده با بکار گیری رادیو های دیجیتال در بسیاری از لینک هایش، شروع به دیجیتال کردن شبکه کرد.