Примјена мемристора у реализацији микроталасних пасивних кола

Abstract

Предмет истраживања ове докторске дисертације је примјена мемристора у реализацији планарних микроталасних пасивних кола. У фокусу истраживања је микроталасни помјерач фазе остварен коришћењем мемристивних прекидача. Истраживање обухвата и реализацију микроталасних филтара са мемристорима. Циљ истраживања је реализација микроталасног помјерача фазе који има боље карактеристике у односу на карактеристике одговарајућих помјерача фазе објављених у доступној отвореној литератури, а који користе традиционалне прекидаче као што су PIN диоде, микроелектромеханички прекидачи и CMOS. Такође, циљ истраживања представља и анализа могућих реализација микроталасних филтара коришћењем мемристора. Доприноси дисертације су нов метод пројектовања помјерача фазе, коришћењем мемристора, а којим се смањује потрошња уређаја и поправља константност фазног помјераја у специфицираном фреквенцијском опсегу. При реализацији филтара, коришћењем мемристора потиснути су нежељени пропусни опсези, реализован је реконфигурабилни филтар коришћењем мемристивних прекидача. Поред тога, пројектован је хардвер за аутоматско програмирање комерцијално доступног мемристора компаније KnowM, развијен је алгоритам и софтвер микроконтролера који омогућава аутоматско програмирање, као и софтвер преносивог или удаљеног уређаја за контролу рада микроконтролера. Пројектована су електрична кола остварена коришћењем комерцијално доступног мемристора. Предложен је модел за фреквенцијску анализу комерцијално доступног мемристора на учестаностима до 1 MHz. Пројектован је активни филтар пропусник опсега, који има могућност подешавања централне фреквенције при радном режиму. За експерименталну верификацију рада програматора и електричних кола направљени су лабораторијски прототипови.

The scope of the research presented in this doctoral dissertation is the application of memristors in the realization of planar microwave passive circuits. The focus of the research was the microwave phase shifter realized using memristive switches. In addition, the research includes the realization of microwave filters by incorporating memristors. The aim of the research is the realization of a microwave phase shifter with better characteristics compared to the characteristics of phase shifters available in the open literature, which use traditional switches like PIN diodes, microelectromechanical systems, and CMOS. Also, the aim of the research is the analysis of microwave filters with incorporated memristors. The contribution of the doctoral dissertation is a novel method of designing microwave phase shifters - by using memristors which reduces the power consumption of the device and improves the constancy of the phase shift in the specified frequency range. By using memristors in the realization of filters, unwanted bandwidths are suppressed, and a reconfigurable filter is realized by using memristive switches. In addition, hardware for the automatic programming of KnowM's commercially available memristors has been designed, an algorithm and microcontroller software that enables automatic programming have been developed, as well as software for a portable or remote device to control the operation of the microcontroller. Electrical circuits designed using the commercially available memristor were realized. A frequency analysis model of the commercially available memristor at frequencies of up to 1 MHz has been proposed. An active bandpass filter has been designed, which has the ability to tune the center frequency during operation. Laboratory prototypes were made for the experimental verification of the operation of programmers and electrical circuits.