(۳- ۱)
در سیستم سه فاز متعادل، ولتاژهای خروجی خط به نول لحظه­ای، v_AN، v_BN، و v_CN، به صورت زیر بیان می­شوند:
(۳- ۲)
که، با ترکیب آن با معادله (۳-۱)، خواهیم داشت:
(۳-۳ )
معادلات ۳-۲ و ۳-۳ محاسبه ساده ولتاژهای خروجی خط به خط و خط به نول را برای حالتهای مختلف اینورتر ممکن می­سازند.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۳-۲- ساختار مبدل­های چند سطحی قدرت
قبل از ادامه بحث راجع به این موضوع، باید توجه داشت که عنوان مبدل چند سطحی برای اشاره به یک مدار الکترونیک قدرت که توانایی عملکرد در حالت یکسوساز و معکوس کننده^[۱] را دارد، به کار می رود. ساختارهای اینورتر چند سطحی کانون توجه این فصل می­باشد، هرچند ساختار ترسیم شده، می ­تواند برای عملکردهای یکسوکنندگی نیز اعمال گردد.
۳-۲-۱- پل ­های H متوالی بامنبع DC جداگانه
ساختار تک فاز یک اینورتر متوالی چند سطحی در شکل ۳-۲ رسم شده است. هر منبع DC جداگانه (SDCS^[2]) به یک پُل کامل تک فاز یا یک اینورتر پُل H متصل می­ شود. هر سطحی از اینورتر قادر به تولید سه خروجی متفاوت ولتاژ، V_DC + صفر و –V_DC است که با اتصال منبع DC به خروجی AC همراه با تلفیق متفاوتی از هر چهار کلید S1, S2, S3, S4 صورت گرفته است. برای دستیابی به ولتاژ +V_DC ، کلیدهای S₁ و S₄ روشن شده و برای رسیدن به ولتاژ –V_DC ، کلید­های S₂ و S₃ روشن می­شوند. با روشن کردن S₁ و S₂ یا S₃ و S₄ ولتاژ خروجی صفر می­گردد۳۲٫ خروجی­های ac هر یک از سطوح مختلف اینورتر پُل کامل به صورت سری متصل می­ شود به طوری که شکل موج تلفیقی ولتاژ، حاصل جمع خروجی­های اینورتر است. تعداد سطوح ولتاژهای فاز خروجی، m، دریک اینورتر متوالی با رابطه m = 2S+1 تعریف می­ شود که S همان تعداد منابع DC جداگانه می­باشد.]۳۱-۳۵[
نمونه ­ای از شکل موج ولتاژ فاز برای یک اینورتر پل H متوالی ۱۱ سطحی همراه با ۵ منبع DC مجزا و ۵ پل کامل در شکل ۳-۳ نشان داده شده است. ولتاژ فاز برابر است با :
V_an = V_a1+ V_a2+ V_a3+ V_a4+ V_a5
شکل ۳-۲ : ساختار مدار یک فاز از اینورتر چند سطحی متوالی
شکل ۳-۳ : شکل موج ولتاژ خروجی اینورتر چند سطحی متوالی با پنج منبع dc مجزا
زاویه­ های تنظیم ، می­توانند به گونه ­ای انتخاب شوند که اعوجاج­ هارمونیکی کل ولتاژ به حداقل برسد. به طور کلی هارمونیک­های پایین­­تر غالب مثل هارمونیک­های پنجم، هفتم، یازدهم و سیزدهم حذف می گردند. جزئیات بیشتر مرتبط با تکنیک­های حذف هارمونیک در بخش­های بعدی معرفی خواهد شد. اینورترهای متوالی شده چند سطحی، برای کاربردهایی مانند تولید توان راکتیو ایستایی^[۳]، رابطه منابع انرژی تجدیدپذیر^[۴]و موارد مرتبط با کاربردهای باتری ـ محور، پیشنهاد گردیده است. اینورترهای متوالی ۳ فاز می­توانند به صورت ستاره وصل شوند و یا در حالت مثلث به نمایش در آیند]۳۶،۳۵[.
مزایا و معایب اصلی مبدل های پل H متوالی چند سطحی موارد زیر را در بر می گیرد:
مزایا:
– تعداد سطوح ولتاژ خروجی بیش از دو برابر تعداد ولتاژ های لینک DC است m=2S+1 .
– پل­های سری H مناسب برای تولید بسته ای در قالب یک مجموعه یکپارچه برای هر سطح می باشند. این فرایند تولید را سریع­تر و ارزان­تر می­سازد]۳۸،۳۷٫[
معایب:
– منابع dc جداگانه­ ای برای هر یک از پل­های H مورد نیاز است. همین امر کاربردش را برای محصولاتی که قبلاً منبع تغذیه های چندگانه را به صورت آماده در اختیار داشته اند با محدودیت مواجه می­سازد.
۳-۳- روش های کنترل منبع ولتاژی
این روش ها بر اساس یک الگوی ثابت کلیدهای اینورتر را روشن و خاموش می کنند تا یک شکل موج ولتاژ ثابت در خروجی تولید شود. به این ترتیب از دید خروجی، اینورتر مشابه یک منبع ولتاژ عمل خواهد کرد. از این روش­ها بویژه در کنترل اینورترهایی که خروجی آنها بصورت جدا از شبکه یک بار مشخص را تغذیه می کند، استفاده می شود. همچنین در اینورترهای موازی با شبکه، وقتی هدف تنها تزریق توان اکتیو یا راکتیو باشد، چنین روش هایی به راحتی قابل استفاده خواهند بود (در این حالت جریان مرجع خروجی اینورتر تنها شامل مولفه اصلی خواهد بود)] ۴۰،۳۹[.
۳-۳-۱- مدولاسیون پهنای پالس سینوسی دو قطبی (SPWM^[5])
مدولاسیون پهنای پالس عبارت است از تغییرات دامنه یک سیگنال به تغییرات پهنای یک پالس­مربعی. مدولاسیون پهنای پالس سینوسی بدلیل سادگی در پیاده سازی روی مدار و در دسترس بودن قطعات مورد نیاز آن بصورت ماژول های آماده، همچنان یکی از محبوب­ترین طرح­های کلیدزنی اینورترهاست.
سیگنال PWMرابرحسب کاربردهایی که دارند می توان به چند روش تولید کرد که عبارتند از:
روش دیجیتال:
اصل پایه در تولید سیگنال PWM در روش دیجیتالی اینست که یک شمارنده مدام در حال شمارش افزایشی بوده از مقدار صفر تا FF هگز و دوباره بازگشت به مقدار صفر) و مقدار این شمارنده با مقدار موجود در یک رجیستر که قبلا ذخیره شده و یا با حاصل تبدیل یک مبدل آنالوگ به دیجیتال مقایسه می شود و حاصل این مقایسه پالس هایی می باشد که از انها متناسب با داده موجود در رجیستر یا داده بدست آمده از مبدل ADC است. نمونه ای از این روش با بهره گرفتن از رجیستر در شکل ۳-۴ نشان داده شده است. همانطوری که در شکل نیز مشخص است، عمل شمارش توسط IC74LS161 انجام می شود که کلاک آن توسط اسیلاتور ساخته شده با ۷۴LS14 تامین شده است.

شکل۳-۴: سیگنال تولید شده PWM به روش دیجیتالی
فرکانس کلاک این اسیلاتور از رابطه زیر بدست می ­آید:
F= 1/6.3×R×C
۲-روش انالوگ:
الگوی کلی کلیدزنی اینورترها بر اساس طرح مدولاسیون پهنای پالس سینوسی در شکل ۳-۵ نشان داده شده است. همانطور که در این شکل دیده می شود یک شکل موج سینوسی در فرکانس پایه بعنوان موج مرجع، با یک موج حامل که معمولاً شکل موج دندان اره ای دارد و در فرکانس n برابر فرکانس پایه نوسان می­ کند مقایسه می­ شود. بزرگتر بودن موج مرجع سینوسی به معنای این است که پل اینورتری در وضعیت مثبت قرار می­گیرد و بزرگتر بودن موج حامل وضعیت منفی را فعال می­ کند. یک چنین طرحی به راحتی روی اینورترهای نیم موج و تمام موج قابل اجراست.
محاسبه شاخص مدولاسیون در روش آنالوگ بصورت زیر می­باشد:
همانگونه که در شکل ۳-۶ نیز طیف هارمونیکی ولتاژ خروجی را نشان می دهد، پایین ترین مرتبه هارمونیک غیر اصلی قابل توجهی که در این طرح تولید می شود، از مرتبه ۱۹ و ۲۱ است. این طرح کلید­زنی بویژه برای اینورترهای ۳ فاز ۶ کلیده بسیار مورد توجه است. در این طرح با توجه به تعداد کم پله های ولتاژ خروجی، ولتاژ حالت مشترک نسبتاً بزرگی تولید می­ شود که برای رفع آن استفاده از اینورترهای چندسطحی می ­تواند یکی از گزینه ها باشد. ایده کلیدزنی به روش مدولاسیون موج مربعی دو قطبی و تک قطبی را می توان به صورت جداگانه روی سطوح مختلف یک اینورتر چند سطحی متوالی پیاده کرد. در حالتی که کنترل همه کلیدها در تمام سطوح با پارامترهای مدولاسیون مشابهی صورت پذیرد، این روش مشابه عملکرد یک پل اینورتری تنها با ولتاژ dc چند برابر بزرگتر خواهد بود. با این تفاوت که هر یک از کلیدهای نیمه هادی قدرت در اتصال چند سطحی ولتاژ کمتری را متحمل می شوند. یک مزیت این طرح این است که می توان از یک سیستم تولید پالس واحد برای تمام سطوح استفاده کرد. تنها کافیست خروجی، برای پل های مختلف از یکدیگر مجزا شود. به این ترتیب هزینه پیاده سازی این طرح کنترلی به حداقل خواهد رسید]۴۰[.

شکل ۳- ۵: سیگنال تولید شده PWM به روش آنالوگ
شکل ۳-۶ : a) موج مدولاسیون و موج حامل در مدولاسیون پهنای پالس سینوسی b) ولتاژ تولیدی هر فاز در اینورتر نیم موج تکفاز c) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی (f_c=21 f₀ و m=0.8)
۳-۳-۲- مدولاسیون پهنای پالس سینوسی با مدولاسیون چند گانه]۵۱[
همانطور که پیشتر گفته شد، وقتی یک اینورتر تکفاز دو قطبی به روش مدولاسیون پهنای پالس سینوسی کلیدزنی شود اولین هارمونیک قابل توجه در ولتاژ تولیدی از مرتبه n برابر فرکانس پایه است که n ضریب فرکانس موج حامل نسبت به موج مرجع است. اما این تا زمانی برقرار است که ضریب شاخص مدولاسیون کمتر از یک باشد. برای توضیح این مساله شکل های ۳-۷ و ۳-۸ نمونه شکل موج های خروجی SPWM را برای مقادیر مختلف شاخص مدولاسیون نشان می­ دهند. همانگونه که دیده می­ شود افزایش شاخص مدولاسیون به بالای یک (حالت فوق مدولاسیون) در عین اینکه فرکانس کلیدزنی را پایین می ­آورد (که این به نوبه خود یک مزیت محسوب می شود) اما دامنه هارمونیک های مرتبه پایین را که فیلتر کردن آنها دشوار است به شکل نامطلوبی افزایش می­دهد ]۴۱[.
وقتی از یک اینورتر چند سطحی استفاده شود که هر سطح با مدولاسیون پهنای پالس سینوسی با فرکانس مشابه f_c کلیدزنی می­ شود به دلیل افزایش دامنه مولفه اصلی ولتاژ خروجی، دامنه دیگر هارمونیک های تولیدی کمتر به چشم می آید و ضریب اعوجاج کل حتی در حالتی که شاخص مدولاسیون برای برخی سطوح اینورتر بالای یک باشد نیز قابل قبول خواهد بود. برای مثال شکل ۳-۹ نتیجه جمع شدن ولتاژ خروجی سه اینورتر تکفاز را در یک اینورتر چند سطحی نشان می دهد. هر سطح با شاخص مدولاسیون متفاوتی کنترل می شود. بنابراین حداقل برای برخی سطوح می توان فرکانس کلید زنی را به این روش به طرز چشمگیری کاهش داد.
شکل ۳-۷ : a) مدولاسیون پهنای پالس سینوسی به ازای m=1.4 و f_c=21f₀b) شکل موج ولتاژ تولیدی c) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی
محاسبه شاخص­ های مدولاسیون سطوح مختلف در اینجا با تعریف یک تابع هزینه مطلوب و بهینه سازی آن بر اساس چند شرط انجام می­ شود:
– شاخص­ های مدولاسیون حتی الامکان بالا باشند تا فرکانس کلیدزنی در اینورتر هرچه پایین بیاید.
– دامنه موج اصلی ولتاژ خروجی باید از مقدار مرجع تبعیت کند.
– شاخص اعوجاج هارمونیکی کل باید در حد مطلوبی پایین باشد.
شکل ۳-۸ : (a مدولاسیون پهنای پالس سینوسی به ازای m=0.4 و b f_c=21f₀) شکل موج ولتاژ تولیدی c) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی
توجه به این نکته حائز اهمیت است که در محاسبه شاخص اعوجاج هارمونیکی می­توان از هارمونیک های مرتبه بالا که معمولاً براحتی با فیلترهای پسیو حذف می­شوند صرف نظر کرده و آنها را صفر در نظر گرفت.
شکل ۳-۹ : a) ولتاژ تولیدی یک اینورتر چند سطحی حاصل از جمع سه ولتاژ تولیدی به روش SPWM با فرکانس موج حامل یکسان fc=21f0 و شاخص های مدولاسیون m=0.4 , 1 , 1.4b) طیف هارمونیکی ولتاژ
۳-۳-۳- مدولاسیون پهنای پالس سینوسی با چند فرکانس موج حامل
همانطور که اشاره شد، وقتی از اینورتر چند سطحی استفاده شود، می توان فرکانس کلیدزنی را حداقل برای برخی سطوح کاهش داد، بدون اینکه اعوجاج هارمونیکی ولتاژ خروجی افزایش چشمگیری پیدا کند. به این ترتیب سطوح مختلف اینورتر با شاخص مدولاسیون مشابه ولی با فرکانس های موج حامل متفات f₁ و f₂ و … کلیدزنی می شوند. به این ترتیب پایین ترین مرتبه هارمونیک ولتاژ خروجی برابر با پایین ترین فرکانس کلیدزنی سطوح اینورتر است که ممکن است به حدی پایین آورده شود که به خوبی قابل فیلتر کردن نباشد اما دامنه آن با توجه به اینکه تنها در یکی از سطوح اینورتر تولید می­ شود، می ­تواند در ولتاژ کلی خروجی پایین باشد. برای مثال شکل ۳-۱۰ ولتاژ تولیدی سطوح مختلف یک اینورتر ۷ سطحی را نشان می­دهد که با فرکانس­های متفاوتی کلید زنی می شوند. محاسبه همزمان شاخص مدولاسیون و فرکانس­های کلیدزنی با تعریف تابع هزینه مناسب و مینیمم کردن آن با قیود زیر انجام می شود:

۸۵

شکل ۳-۱۴- عمل­کرد شناساگر با ویژگی جدید، کانال محوشونده رایلی فرکانس گزین آهسته

۸۶

شکل ۳-۱۵- عمل­کرد شناساگر با ویژگی جدید در کانال محوشونده رایسین فرکانسی تخت

۸۶

شکل ۳-۱۶- مقایسه عمل­کرد کلی شناساگر با ویژگی جدید در کانال محوشونده رایلی

صفحه

فهرست جداول

عنوان

۲۰

جدول ۲-۱- روابط ممان های موثر

۲۹

جدول ۲-۲- روابط کومولان های موثر

۳۰

جدول۲-۲- مقادیری از ممان­ها و کومولان­ها برای سیگنال بدون نویز

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۵۰

جدول ۲-۳- برخی از توابع کرنل معروف

۶۵

جدول ۳-۱- پارامترهای کانال­های محوشونده

۶۷

جدول ۳-۲- عمل­کرد SVM در SNR های متفاوت

۶۸

جدول ۳-۳- ماتریس صحت عمل­کرد SVM درSNR= -10 با بهره گرفتن از تمام ویژگی­ها

۶۸

جدول ۳-۴- ماتریس صحت عمل­کرد SVM درSNR= -4 با بهره گرفتن از تمام ویژگی­ها

۶۹

جدول ۳-۵- ماتریس صحت عمل­کرد SVM درSNR= 2 با بهره گرفتن از تمام ویژگی­ها

۷۴

جدول ۳-۶- ماتریس صحت عمل­کرد SVM درSNR= -8 dB در کانال رایلی تخت(آهسته)

۷۴

جدول ۳-۷- ماتریس صحت عمل­کرد SVM درSNR= -8 dB ، کانال رایسین تخت(آهسته)

۷۴

جدول ۳-۸- ماتریس عمل­کرد SVM درSNR= -8 dB ، کانال رایلی فرکانس گزین(سریع)

۷۴

جدول ۳-۹- ماتریس عمل­کرد SVM درSNR= -8 dB ، کانال رایسین فرکانس گزین(سریع)

۷۵

جدول ۳-۱۰- پارامترهای الگوریتم بهینه­سازی فاخته

۷۶

جدول ۳-۱۱- زمان اجرا و مقدار حداقل تابع هزینه از COA

۷۷

جدول ۳-۱۲- ویژگی و ضرایب متناظر بهینه با بهره گرفتن از الگوریتم COA در کانال AWGN

۷۹

جدول ۳-۱۳- میانگین مقادیر ویژگی در بازه­های مختلفی از SNR

۸۰

جدول ۳-۱۴- درصد تشخیص صحیح شناساگر با ویژگی جدید در SNR های گوناگون

۸۰

جدول ۳-۱۵- ماتریس صحت عمل­کرد شناساگر با ویژگی مبتنی بر COA درSNR=-10dB

۸۰

جدول ۳-۱۶- ماتریس صحت عمل­کرد شناساگر با ویژگی مبتنی بر COA درSNR=-8dB

۸۰

جدول ۳-۱۷- ماتریس صحت عمل­کرد شناساگر با ویژگی مبتنی بر COA درSNR=-6dB

۸۱

جدول ۳-۱۸- ماتریس صحت عمل­کرد شناساگر با ویژگی مبتنی بر COA درSNR=0dB

۸۲

جدول ۳-۱۹- ویژگی و ضرایب متناظر بهینه با بهره گرفتن از الگوریتم COA در کانال رایلی

۸۲

جدول ۳-۲۰- ویژگی و ضرایب متناظر بهینه با بهره گرفتن از الگوریتم COA در کانال رایسین

۸۷

جدول ۳-۲۱- عمل­کرد سیستم با ویژگی جدید درSNR=-10dB ، رایلی فرکانس گزین سریع

۸۷

جدول ۳-۲۲- عمل­کرد شناساگر با ویژگی جدید درSNR=-8dB ، رایلی فرکانس گزین آهسته

۸۸

جدول ۳-۲۳- عمل­کرد سیستم با ویژگی جدید درSNR=-2dB ، رایسین فرکانس گزین سریع

۸۸

جدول ۳-۲۴- عمل­کرد شناساگر با ویژگی جدید درSNR=4dB ، رایلی فرکانس گزین آهسته

۸۸

جدول ۳-۲۵- عمل­کرد شناساگر با ویژگی جدید درSNR=4dB ، رایلی فرکانس گزین سریع

۸۹

جدول ۳-۲۶- عمل­کرد شناساگر با ویژگی جدید درSNR=6dB ، کانال رایلی تخت سریع

۹۰

جدول ۳-۲۷- مقادیر میانگین و واریانس درصد تشخیص صحیح سیستم

۹۱

جدول ۳-۲۸- مقایسه سیستم پیشنهادی با کارهای انجام شده

لیست علایم و اختصارات

ACO

الگوریتم کلونی مورچه (Ant Colony Optimization)

ADSL

خط مشترک دیجیتال نامتقارن (Asymmetric Digital Subscriber Line)

ASK

کلیدزنی شیفت دامنه (Amplitude Shift Keying)

BPSK

کلیدزنی شیفت فاز دودویی (Binary Phase Shift Keying)

COA

الگوریتم بهینه سازی فاخته(Cuckoo Optimization Algorithm)

CF

تابع مشخصه (Characteristic Function)

CP

پیشوند گردشی (Cyclic Prefix)

DAB

پخش صدای دیجیتال (Digital Audio Broadcasting)

DT

تئوری (نظریه) تصمیم (Decision Tree)

DVB_T

اطلاعات ویدئو رادیویی دیجیتال (Digital Video Broadcasting-Terrestrial)

ELR

شعاع تخم­گذاری (Egg Laying Radius)

EP

برنامه ریزی تکاملی (Evolutionary Programming)

FFT

تبدیل فوریه سریع (Fast Fourier Transform)

FDM

مالتی پلکس تقسیم فرکانسی (Frequency Division Multiplexing)

GA

الگوریتم ژنتیک (Genetic algorithm)

GI

فاصله زمانی محافظ (Guard Interval)

ICA

آنالیز مولفه های مستقل (Indepdent Component Analysis)

ICI

تداخل بین حاملی (­Inter Carrier Interference)

ISI

تداخل بین سمبلی (Inter Symbol Interference)

INFOMAX

ماکزیمم سازی اطلاعات(Information Maximization)

KKT

تئوری بهینه­سازی کراش-کوهن-تاکر (Karush-Kuhn-Tucker)

LOS

مولفه مسیر مستقیم (Line-Of-Sight)

MCM

مدولاسیون چند کاربری (Multi-Carrier Modulation)

ML

ماکزیمم شباهت (Maximum Likelihood)

OAA

روش یکی در برابر همه (One-Against -All)

OAO

روش یک به یک (One- Against -One)

OFDM

مدولاسیون تقسیم فرکانسی متعامد (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

PDF

تابع چگالی احتمال(probability Density Function)

PDR

گیرنده آشکارساز وسیع(Panoramic Display Receiver)

PR

تشخیص الگو (Pattern Recognition)

PSO

بهینه سازی ازدحام ذرات(Particle Swarm Optimization)

QAM

کلیدزنی دامنه تربیعی (Quadrature Amplitude Keying)

QPSK

کلیدزنی شیفت فاز تربیعی (Quadrature Phase Shift Keying)

RBF

تابع پایه­ شعاعی (Radial Basis Function)

SASS

اندازه گام خود تطبیقی (Self Adaptive Step Size)

SBS

جستجوی برگشتی متوالی (Sequential Backward Search)

SFS

روش جستجوی مستقیم متوالی (Sequential Forward Search)

SRM

اصل حداقل سازی ریسک ساختاری (Structural Risk Minimization)

SNR

نسبت سیگنال به نویز(Signal to Noise Ratio)

SVM

ماشین بردار پشتیبان (Support Vectors Machine)

TDM

تقسیم زمانی (Time Division Multiplexing)

پیشگفتار

پیشگفتار

امروزه شبیه سازی سیستم­های مخابراتی با توجه به پیچیدگی روز به روز تجهیزات، از اهمیت بالایی برخوردار است. مطالعه و بررسی عمل­کرد یک سیستم با روش های تحلیلی، سخت و گاهی غیر ممکن بوده و بررسی عمل­کردهای سیستم مخابراتی مدرن، بدون استفاده از شبیه سازی، ساخت نمونه آزمایشی را اجتناب ناپذیر می­ کند. اما علیرغم­ هزینه­ های بالای ساخت یک نمونه آزمایشی، هزینه­ های آزمایش در شرایط مختلف چندین برابر هزینه شبیه­سازی کامپیوتری خواهد بود. علاوه بر آن شبیه سازی کامپیوتری شرایطی را مورد بررسی قرار می­دهد که تولید همه آن شرایط شبیه­سازی عملا با یک نمونه­ ساخته شده، امکان پذیر نیست و ممکن است فراهم نبودن بسترهای زیرساختی، موجب ایجاد شکافی بزرگ میان مباحث تئوری و پیاده سازی عملی شود. دلایل ذکر شده و نیز سهل الوصول بودن استفاده از کامپیوتر، به طور منطقی بر محبوبیت شبیه­سازی می­افزاید.

یک بخش بسیار مهم در تمامی سیستم­های مخابراتی، بخش بازیابی اطلاعات در گیرنده است. اهمیت این بخش زمانی روشن می­گردد که بنا به هر دلیلی، گیرنده از محتوی نوع سیگنال ارسالی در فرستنده و نیز شرایط کانال اطلاع نداشته باشد. تاکنون روش­های مختلفی برای تشخیص خودکار نوع مدولاسیون دیجیتال پیشنهاد شده است که هر کدام، در شرایط گوناگون سعی در ارائه روشی خودکار برای شناسایی نوع مدولاسیون داشته اند. روش­های ارائه شده در دو روش کلی خلاصه می­شوند: روش­های مبتنی بر نظریه­ تصمیم (با معیارهای آماری) و روش­های مبتنی بر تشخیص الگو.

با توجه به سادگی و تعمیم­پذیری روش­های مبتنی بر تشخیص الگو در این پایان نامه به دنبال ارائه روشی هستیم تا با آن بتوان ویژگی­های کارایی را از سیگنال استخراج و انتخاب نموده و سپس با بهره گرفتن از مفاهیم تشخیص الگو، نوع مدولاسیون را تشخیص دهیم. در بیشتر سیستم­های پیشنهاد شده قبلی، همواره ویژگی­هایی از سیگنال دریافتی در گیرنده استخراج می­گردد. این ویژگی­ها در مرحله­ بعدی به واحد دیگری به نام واحد طبقه ­بندی­کننده تحویل داده می­ شود. طبقه ­بندی­کننده ابتدا درصدی از این ویژگی­­ها را برای تمامی کلاس­ها انتخاب نموده و براساس آنها، فرآیندی موسوم به فرایند آموزش داده ­ها را، پیاده­سازی می­ کند. در حالت آموزش، شناساگر عموما، فضای بردار ویژگی را با شاخص­ هایی بین کلاس­ها تقسیم می­نماید. سپس در حالت آزمایش، طبقه بندی کننده، براساس درصد باقی مانده از سیگنال­ها، ویژگی­ها را با این شاخص­ های عمل­کردی می­سنجد. کارایی سیستم در این حالت، تابعی براساس درصد تشخیص صحیح سیستم است. هر چقدر ویژگی­ها از نظر مفاهیم آماری (میانگین، واریانس و غیره) در دو حالت آموزش و تست برای هر کلاس، پایدارتر بوده و نیز نسبت به دیگر کلاس­ها همبستگی کمتری داشته باشند؛ قدرت تشخیص شناساگر، بیشتر خواهد بود. متناظرا هر سیستمی که به داده ­های کمتری برای آموزش و آزمایش نیاز داشته باشد قابلیت بیشتری دارد و اصطلاحا نسبت به داده ­های ندیده مقاوم­تر است.

در روش­های شناسایی قبلی که مبتنی بر تشخیص الگو هستند ویژگی­هایی از سیگنال استخراج شده و بعد از آن این ویژگی­ها با شناساگری که درصد تشخیص بهتری را ارائه می­داد، مورد ارزیابی قرار می­گرفت. تقریبا در تمامی کارهای گذشته برای کاهش ابعاد ویژگی و نیز کاهش پیچیدگی سیستم، روش­هایی برای انتخاب ویژگی پیشنهاد می­گردید. در این روش­ها عموما از الگوریتم­های تکاملی برای جستجوی سراسری فضای ویژگی استفاده می­شده و زیر مجموعه ­ای از بردار ویژگی که منجر به درصد تشخیص بالاتر می­شد به عنوان زیرمجموعه کارا انتخاب می­شد. در پاره­ای از روش­ها نیز از این الگوریتم­ها برای بهینه­سازی تنظیمات مربوط به طبقه بندی کننده­ها استفاده می­شد.

از میان طبقه بندی کننده­ های مورد استفاده در روش­های تشخیص الگو می­توان به شبکه ­های عصبی مصنوعی، طبقه بندی کننده­ های فازی، مدار طبقه بندی کننده آستانه­ای و ماشین بردار پشتیبان اشاره نمود. در بین این شناساگرها، طبقه بند ماشین بردار پشتیبان، به دلیل استفاده از مفاهیم ساختار­محور در کمینه­سازی خطا، همواره با استقبال بیشتری از سوی محققان رو به رو بوده است. در این پایان نامه نیز این شناساگر، جهت تفکیک سیگنال­های مدولاسیون دیجیتال استفاده شده است.

فصل اول

مقدمه­ای بر سیستم شناسایی خودکار نوع مدولاسیون

مقدمه

این فصل به بررسی سیستم شناسایی خودکار نوع مدولاسیون (نوع سیگنال) و برخی از کاربردهای مهم آن، سیر تکامل شناسایی نوع مدولاسیون، دسته بندی کلی روش­های شناسایی نوع مدولاسیون، کارهای انجام شده توسط دیگران، و هدف از انجام این پایان نامه می ­پردازد.

• 1. آشنایی با سیستم شناسایی خودکار نوع مدولاسیون و برخی از کاربردهای آن

به سیستمی که عمل تعیین نوع مدولاسیون سیگنال دریافتی را، در بین مجموعه ­ای از مدولاسیون­ها به صورت خودکار و هوشمند به عهده دارد؛ شناساگر خودکار نوع سیگنال گفته می­ شود. به سبب آنکه سیستم با تغییر شرایط کانال، خود را وفق می­دهد به این نوع سیستم­ها، سیستم هوشمند می­گویند. فرایند باز­شناخت مدولاسیون، مرحله­ قبل از دمدولاسیون است. در سیستم­های مخابراتی هوشمند، در صورت تشخیص غلط نوع و مرتبه مدولاسیون و بکارگیری یک دمدولاتور نامناسب، ممکن است محتوی اطلاعات سیگنال به­ طور کامل از دست برود ]۱[. تشخیص نوع مدولاسیون هم اکنون یکی از حوزه ­های مهم پردازش سیگنال در علم مخابرات بوده و هر ساله تلاش­ های مختلفی از سوی محققان سراسر دنیا برای ارائه سیستمی هوشمند که به طور خودکار شناسایی نوع مدولاسیون را انجام می دهد؛ صورت می­گیرد.

• • 1. سیر تحول و توسعه سیستم­های مخابراتی دیجیتال

تلگراف به عنوان اولین سیستم مخابرات الکتریکی یک سیستم مخابراتی دیجیتال بود. تلگراف الکتریکی توسط ساموئل مورس^[۱] اختراع و در سال ۱۸۳۷ به نمایش گذاشته شد. مورس، کد دودویی با طول متغیری را که در آن حروف الفبای انگلیسی با دنباله­ای از خط­های تیره ^[۲]و نقطه­ها^[۳] (کلمه کد) نمایش داده می­شد؛ ابداع نمود. در این کد، حروف با تواتر وقوع بالاتر، با کلمات کد کوتاه و حروف با تواتر وقوع کمتر، با کلمات کد بلندتر نمایش داده می­شوند [۲].

تقریبا چهل سال بعد از آن، در سال ۱۸۷۵ امیل بودت^[۴] یک کد دودویی با طول ثابت ۵ برای تلگراف ابداع نمود. در کد بودت، اجزای کد دارای طول یکسان بوده و نقطه^[۵] و فاصله^[۶] نامیده می­ شود. هر چند مورس ابداع کننده­ اولین سیستم مخابراتی دیجیتال (تلگراف) است، اما سر آغاز آنچه ما امروز به عنوان مخابرات دیجیتال مدرن می­شناسیم به کار نایکویست^[۷] (۱۹۲۴) بر می­گردد؛ که مسئله حداکثر نرخ داده­ی قابل ارسال روی یک کانال تلگرافی با پهنای باند داده شده را بدون وقوع تداخل بین سمبل­ها بررسی نمود. نایکویست معادله­­ی (۲-۱) را برای سیستم تلگراف پیشنهاد نمود که سیگنال ارسالی آن دارای صورت عمودی زیر است[۲].

(۱-۱)

که در این معادله بیانگر شکل پالس و دنباله داده­ی دودویی است که با نرخ بر ثانیه ارسال شده است. نایکویست کار خود را با تعیین شکل پالس بهینه با پهنای باند محدود هرتز به گونه ­ای آغاز نمود که علاوه بر عدم ایجاد تداخل بین سمبل­ها در لحظات نمونه ­برداری ، نرخ بیت نیز حداکثر شود. مطالعات، وی را به این نتیجه، که حداکثر نرخ ارسال پالس بر ثانیه است رساند، که این نرخ را، نرخ نایکویست می­نامند. دستیابی به این نرخ ارسال با بهره گرفتن از شکل پالس مقدور است. این شکل پالس امکان بازیابی داده را بدون تداخل بین سمبل­ها در لحظات نمونه­برداری فراهم می­ کند. نتیجه­ کار نایکویست معادل تفسیری از قضیه­ی نمونه­برداری برای سیگنال­های باند محدود است که بعدها توسط شانون^[۸] (۱۹۴۸) مطرح شد. قضیه­ی نمونه برداری چنین بیان می­دارد که سیگنال باند محدود را می­توان از روی نمونه­های برداشته شده با نرخ نایکویست نمونه در ثانیه با بهره گرفتن از فرمول درون­یابی زیر بازسازی نمود.

(۱-۲)

هارتلی^[۹] با الهام از کار نایکویست (۱۹۲۸) مسئله نرخ ارسال مطمئن داده روی یک کانال دارای پهنای باند محدود را با بهره گرفتن از سطوح دامنه­ چندگانه بررسی نمود. هارتلی از این قیاس منطقی که گیرنده با وجود نویز و تداخل می ­تواند دامنه­ سیگنال دریافتی را با دقت معینی مثلا با اطمینان تخمین بزند استفاده کرد. بررسی­های هارتلی را به این نتیجه رهنمون ساخت که برای ارسال مطمئن اطلاعات روی یک کانال با پهنای باند محدود، وقتی که حداقل دامنه محدود به (قید توان ثابت) و توان تفکیک دامنه سیگنال دریافتی باشد، یک حداکثر نرخ ارسال داده وجود دارد [۳]. یک پیشرفت چشمگیر دیگر در توسعه مخابرات دیجیتال، کار وینر^[۱۰] (۱۹۴۲) بود که مسئله تخمین شکل موج یک سیگنال دلخواه را در حضور نویز تجمعی و با مشاهده سیگنال دریافتی بررسی نمود. این مسئله در وامدوله­سازی سیگنال مطرح می­ شود. وینر یک فیلتر خطی را تعیین نمود که خروجی آن بهترین تقریب سیگنال مورد ­نظر از دید متوسط مجذور است. فیلتر حاصله را، فیلتر خطی بهینه (کولموگارف^[۱۱]-وینر) گویند. نتایج هارتلی و نایکویست در مورد حداکثر نرخ ارسال اطلاعات دیجیتال بر کار شانون که به تبیین مبانی ریاضی انتقال اطلاعات و تعیین محدودیت­های پایه­ سیستم­های مخابرات دیجیتال منجر گردید مقدم بود. شانون در کار پیشگامانه­ی خود مسئله اساسی انتقال مطمئن اطلاعات را در یک قالب آماری و با بهره گرفتن از مدل­های احتمالی برای منابع اطلاعات و کانال­های مخابراتی فرمول­بندی نمود. همچنین نشان داد که اثر محدودیت توان فرستنده، محدودیت پهنای باند و نویز تجمعی را می­توان با کانال مرتبط نموده و در یک پارامتر واحد به نام ظرفیت کانال جای داد. به عنوان مثال در مورد یک نویز تجمعی گوسی سفید (طیف صاف)، ظرفیت یک کانال ایده­آل با پهنای باند محدود برابر است با:

(۱-۳)

که در آن متوسط توان ارسالی و چگالی طیفی توان نویز تجمعی است. مفهوم ظرفیت کانال به شرح زیر است: اگر نرخ اطلاعات منبع کمتر از ظرفیت باشد؛ در این­صورت از نظر تئوری امکان انتقال مطمئن اطلاعات (بدون خطا) از طریق این کانال با انتخاب شیوه­ مناسب کدگذاری وجود دارد. از طرف دیگر اگر باشد مستقل از میزان پردازش انجام‌شده در فرستنده و گیرنده، امکان انتقال مطمئن وجود ندارد. در نتیجه شانون حدود اساسی انتقال اطلاعات را تبیین و حوزه­ جدیدی به نام تئوری اطلاعات^[۱۲] را بنیان نهاد[۳]. کار مهم دیگر در زمینه مخابرات دیجیتال مربوط به کوته لینکف^[۱۳] (۱۹۴۷) است که بر مبنای یک رویکرد هندسی^[۱۴] سیستم­های مختلف مخابرات دیجیتال را به صورت هماهنگ تجزیه و تحلیل نمود. کار او بعدها توسط وزنکراف^[۱۵] و جاکوبس^[۱۶] (۱۹۶۵) توسعه داده شد. متعاقب کار شانون، نوبت به کار کلاسیک همینگ^[۱۷] در مورد کدهای تصحیح و تشخیص خطا برای مقابله با اثرات تخریبی نویز کانال رسید. کار همینگ در سال­های بعد زمینه‌ساز تحقیقات گسترده­ای شد که منجر به کشف کدهای متنوع و قدرتمند جدیدی گردید، و بسیاری از آن‌ها در پیاده­سازی سیستم­های مخابراتی مدرن امروزی به کار می­روند. افزایش تقاضا برای انتقال اطلاعات در سه تا چهار دهه­ گذشته، به همراه توسعه مدارهای مجتمع پیشرفته­تر، به پیدایش سیستم­های مخابراتی بسیار کارآمد و مطمئن منجر گشته است. در جریان این تحولات نتایج اصلی شانون و تعمیم آن نتایج در مورد حداکثر سرعت انتقال روی کانال و حدهای عمل­کرد قابل دستیابی، نقش شاخص­ های مرجع برای طراحی سیستم­های مخابراتی را داشته اند. دستیابی به حدود تئوری استخراج‌شده توسط شانون و سایر محققان مشارکت‌کننده در توسعه تئوری اطلاعات، هدف غایی تلاش­ های مستمر در زمینه­ طراحی و توسعه سیستم­های مخابراتی دیجیتال کارآمدتر، است[۳]. گسترش کاربرد مخابرات دیجیتال و فراهم شدن عرصه‌های گوناگون طراحی و ساخت سیستم­های پیچیده مخابراتی، زمینه را برای ارائه راه‌حلی جامع و هوشمند جهت شناسایی خودکار پیام‌های دریافتی فراهم، و ضرورت رویکرد تحقیقات علمی به این حوزه را لازم نمود.

۱-۱-۲- اهمیت و کاربردهای سیستم شناسایی نوع مدولاسیون

هدف علم مخابرات انتقال درست پیام، با سرعت بالا و مقاوم نسبت به شرایط کانال است. از آنجایی که سیگنال باند پایه به سختی بر این شرایط فائق می‌آید، نیاز است تا این سیگنال مدوله شود. به عبارت دیگر مدولاسیون، به فرایند نگاشت رشته بیت‌های دیجیتال، به سیگنال های قابل انتقال در کانال گفته می‌شود[۳]. بر این اساس تغییر دادن بعضی از ویژگی‌های سیگنال، با هدف دستیابی به نرخ بالای انتقال و استفاده بهتر از طیف، شرایط بهره­مندی بیشتر کاربران را در باندهای مختلف کانال مخابراتی فراهم می‌سازد. جهت تمایز سیگنال در طیف و استخراج پیام ارسال‌شده، لازم است انواع مختلف مدولاسیون‌ها که هر کدام دربردارنده یک ویژگی خاصی از سیگنال ارسالی هستند؛ از یکدیگر شناسایی شوند.

مهم‌ترین کاربرد سیستم تشخیص نوع مدولاسیون در صنایع نظامی مانند جنگ الکترونیک است. تشخیص نوع مدولاسیون مسئله‌ای مهم در جنگ‌هایی با زیرساخت‌های مخابراتی است. در جنگ‌های مدرن امروزی پیروزی در عرصه مخابراتی و اطلاعاتی، دستاورد عظیمی جهت پیروزی در کل جنگ به حساب می‌آید. از این رو استخراج امن پیام ارسالی از نیروی خودی و یا استخراج پیام دشمن، از طریق شناسایی درست مدولاسیون تحقق می‌یابد. یک سیستم مخابراتی باید ابتدا، سیگنال­های موجود را به واسطه سیستمی به نام گیرنده آشکارساز وسیع^[۱۸] که قادر است وجود سیگنال­ها را در یک باند به خصوص تشخیص دهد؛ جستجو و دریافت کند. آنگاه با تحلیل و پردازش سیگنال دریافتی بعضی از مشخصه‌ های سیگنال دریافتی نظیر فرکانس حامل و نرخ سمبل را آشکار نمود. به این ترتیب از بازشناخت مدولاسیون در جنگ الکترونیکی، شنود و بررسی رفتار دشمن، ایجاد اغتشاش مناسب در سیگنال های دشمن و غیره استفاده می‌شود. در کاربردهای غیرنظامی نیز می‌توان به تأیید سیگنال، شناسایی تداخل، مدیریت طیف، مدیریت ترافیک شبکه، تخصیص نرخ داده‌های متفاوت و غیره، اشاره کرد[۴].

در مدیریت طیف با توجه به شرایط کانال در فرستنده یکی از انواع مدلاسیون انتخاب و ارسال می‌شود. چون مدولاسیون‌های مختلف از نظر پهنای باند و مقاوم بودن در مقابل نویز با هم متفاوت‌اند؛ لذا زمانی که تعداد کاربران کم است؛ از مدولاسیون‌های غیرخطی که دارای پهنای باند بیشتر اما مقاوم نسبت به نویز می‌باشند؛ مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مقابل اگر تعداد کاربران زیاد باشد از مدولاسیون‌های با پهنای باند کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. به این ترتیب با بهره گرفتن از تکنیک شناسایی نوع مدولاسیون مدیریت طیف صورت می‌پذیرد. بازشناخت نوع مدولاسیون نقش مهمی در رادیو نرم‌افزار^[۱۹] ایفا می‌کند. ایده­ کلی سیستم رادیو نرم‌افزار این است که بجای انجام بخش قابل توجهی از پردازش سیگنال در سخت‌افزار، این­کار توسط نرم‌افزار اجرا شود. مزیت کار در این است که سیستم را قادر می‌سازد تا به آسانی با به هنگام کردن الگوریتم‌های نرم‌افزاری، خود را با تغییرات محیط و نیازهای کاربر، تطبیق دهد. به عنوان مثال فرستنده می‌تواند بر اساس ظرفیت و شرایط کانال، نوع مدولاسیون مناسب را انتخاب کرده و سیگنال را ارسال کند. گیرنده نیز به طور خودکار اندازه و نوع منظومه را تشخیص داده و عمل دمدولاسیون را انجام دهد. در نتیجه سیستم ارتباطی با عمل­کرد بالا را خواهیم داشت.

۱-۲- سیر تکامل روش‌های شناسایی نوع مدولاسیون

شناسایی نوع مدولاسیون از سال­های گذشته مورد توجه بوده است. به­ طور خلاصه می­توان گفت که قبل از دهه ۸۰ قرن بیستم، فرایند شناسایی نوع مدولاسیون به صورت کاملا اپراتوری انجام می‌شد. برای این کار، به کاربرانی با مهارت نیاز بود که بتوانند پارامترهایی از سیگنال دریافتی را محاسبه و با توجه به این پارامترها در مورد نوع مدولاسیون تصمیم‌گیری کنند[۶-۵]. در این فرایند در حین انجام حالت جستجو، پهنای باند گیرنده IF می‌بایست به اندازه‌ای پهن می‌بود که همه فعالیت‌ها در باند فرکانسی مورد علاقه روی صفحه نمایش آنالیز طیف قابل رویت باشد. بعد از آن، فقط یک سیگنال برای تشخیص نوع مدولاسیون و تجزیه و تحلیل بیشتر انتخاب می‌شد[۶].

در ادامه­ تحقیقات، شناساگرهای نوع مدولاسیون نیمه اپراتوری، مطرح شدند. وجود بانکی از دمدولاتورها در این شناساگرها، وجه تمایزی بین روش فعلی و روش­های گذشته بود اما نیاز به اپراتورهای با مهارت بسیار بالا و محدود بودن تعداد و نوع مدولاسیون‌ها، همچنان به عنوان یک اشکال اساسی، وجود داشت. لذا در ادامه­ تحقیقات و با پیشرفت فن­آوری، سیستم­های شناسایی تمام‌خودکار مدولاسیون مطرح شدند. در این سیستم­ها، فرایند شناسایی توسط الگوریتم‌ها و روش‌های نرم‌افزاری انجام شده و بسیار سریع­تر و کاراتر از روش‌های قبلی بودند. بر حسب نوع مدولاسیون مورد علاقه، روش‌های ارائه‌شده را می‌توان به سه دسته کلی تقسیم کرد. دسته اول روش‌هایی هستند که فقط برای شناسایی مدولاسیون‌های آنالوگ ارائه می‌گردند. دسته دوم، روش‌هایی هستند که برای شناسایی مجموعه مدولاسیون‌های آنالوگ و دیجیتال ارائه می‌شوند. دسته سوم روش‌هایی هستند که فقط برای شناسایی مدولاسیون‌های دیجیتال ارائه می‌گردند[۶].

مدولاسیون‌های دیجیتال به خصوص مدولاسیون‌های PSK و QAM در سیستم­های مخابراتی نوین، کاربرد­های زیادی دارند. امروزه در مخابرات دیجیتال چند سرویس و چند کاربره نیاز به پیدا کردن روش‌های موثر جهت جداسازی آن‌ها به طور جدی افزایش یافته است[۲]. تاکنون روش‌های مختلفی جهت شناسایی خودکار نوع مدولاسیون انجام شده است که در ادامه به آن می‌پردازیم.

۱-۳- دسته‌بندی کلی روش‌های خودکار شناسایی نوع مدولاسیون

به طور کلی روش‌های خودکار شناسایی نوع مدولاسیون به دو گروه دسته‌بندی می‌شود: روش‌های تئوری (نظریه) تصمیم (^[۲۰]DT) و روش‌های تشخیص الگو (^[۲۱]PR). در روش‌های نظریه تصمیم که مبتنی بر تئوری آشکارسازی آماری می‌باشند، مسئله تشخیص نوع مدولاسیون به صورت آزمون فرض چندتایی مدل می‌شود که در آن هر فرض، متناظر با وقوع نوع مدولاسیون i ام از m مدولاسیون احتمالی است [۶-۴]. در واقع این روش‌ها از آرگومان‌های احتمالاتی برای تشخیص نوع سیگنال های دیجیتال استفاده می‌کنند. سیستم­هایی که با این روش‌ها طراحی می‌گردند، کارآیی خوبی دارند و در صورت وجود تعداد نمونه‌های نسبتا زیاد، می‌توان درصد موفقیت قابل قبولی به دست آورد. اما در روش‌های تئوری تصمیم به دلیل پیچیدگی محاسبات، پیاده سازی و اجرای آن با مشکلات زیادی همراه است. همچنین محاسبه دقیق مقادیر آستانه، سخت و تعداد نمونه‌های مورد نیاز برای به دست آوردن درصد موفقیت قانع کننده زیاد است. جهت کاهش این مشکلات، بسیاری از تحقیقات، به خصوص در سال‌های اخیر به سمت روش‌های PR سوق داده شده است. از سال ۱۹۶۹، استفاده از روش‌های تشخیص الگو به عنوان رهیافتی در تشخیص نوع مدولاسیون مورد توجه قرار گرفت. تاکنون بسیاری از محققان، روش‌های مختلفی را در این حوزه به­کار بستند که از میان آن‌ها می‌توان به روش‌های مبتنی بر آمارگان مرتبه بالا، استفاده از تبدیل ویولت و غیره اشاره نمود. سیستم‌های طراحی ‌شده با این روش به اطلاعات اولیه کمتری از سیگنال دریافتی نیاز دارند، بر خلاف روش‌های DT که نیاز به دانستن تابع چگالی احتمال سیگنال دریافتی است و نیز تنها قادر به تفکیک تعداد کمی مدولاسیون است، این روش نیاز به چنین اطلاعاتی نداشته و همچنین می‌توانند تعداد زیادی از مدولاسیون‌ها را شناسایی کند. این مسائل و ویژگی‌های دیگر باعث شده‌اند که روش‌های PR در شناسایی نوع مدولاسیون بیشتر مورد استفاده قرار گیرد. به همین جهت در این پژوهش شناساگرهای مبتنی بر روش PR ارائه می‌گردد. ساختار روش تشخیص الگو از واحدهای مختلفی تشکیل شده است: واحد پیش‌پردازش، واحد استخراج ویژگی و واحد طبقه‌بندی کننده (دسته‌بندی کننده) [۶].

واحد پیش‌پردازش در قسمت ابتدایی سیستم قرار گرفته است. این واحد در اکثر روش‌های تشخیص نوع مدولاسیون کارهای مشترکی انجام می‌دهد. در واحد پیش‌پردازش، عملیاتی نظیر فیلترینگ مناسب، حذف اجزای نویز خارج از باند سیگنال، عمل نرمالیزه کردن توان، جایگزینی سیگنال نرمالیزه شده توسط نمایش تحلیلی (شامل سیگنال اصلی و تبدیل هیلبرت بخش موهومی آن)، عمل نمونه‌برداری، حذف فرکانس حامل و غیره انجام می‌شود تا داده‌ها را جهت انجام مراحل بعدی آماده می‌کنند.

در واحد استخراج ویژگی، به دنبال پارامترها و مشخصات برجسته‌ای از سیگنال هستیم که بالاترین حساسیت را نسبت به نوع سیگنال دیجیتال دارد و باعث تشخیص آن نوع مدولاسیون از سایر مدولاسیون‌ها می‌شود. این واحد دارای اهمیت زیادی است. انتخاب مناسب ویژگی‌ها، می‌تواند باعث راحت­تر شدن کار واحد بعدی شود. چنانچه در فصل چهارم شرح داده می شود؛ دستیابی به این نوع ویژگی می ­تواند به مقدار زیادی بر قدرت سیستم تشخیص بیافزاید.

واحد کلیدی بعدی در عمل­کرد صحیح شناساگر نوع مدولاسیون دیجیتال، واحد طبقه‌بندی کننده است. در واحد طبقه‌بندی­کننده، با درصدی از ویژگی‌های استخراج‌شده، فضای بردار ویژگی با شاخص­ هایی بین کلاس­ها تقسیم می­گردد. بعد از آموزش سیستم، طبقه ­بندی کننده براساس درصد باقی مانده از سیگنال­ها، ویژگی­ها را با این شاخص­ های عمل­کردی می­سنجد. میزان کارایی این واحد به­ صورت محاسبه­ی درصد تشخیص صحیح یا میزان کمینه بودن خطای تشخیص الگوها مورد بررسی و ارزیابی قرار می­گیرد. در کانال محوشونده علاوه بر واحدهای ذکرشده، واحد دیگری به نام ترازگر^[۲۲] کانال به این واحدها اضافه می‌شود. البته انتخاب ویژگی های مناسب می تواند نیاز به این واحد را به حداقل برساند. علاوه بر واحدهای ذکر شده، ممکن است بر حسب لزوم، واحدهای دیگری که تأثیر بسزایی در کاهش پیچیدگی سیستم و یا بهبود عمل­کرد آن داشته باشند، اضافه شود. برای داشتن یک شناساگر نوع مدولاسیون که درصد موفقیت بالایی داشته باشد، تعیین مناسب هر یک از موارد ذکرشده بسیار مهم است. در ادامه خلاصه­ای از مهم‌ترین روش‌های ارائه‌شده در زمینه شناسایی نوع مدولاسیون با روش PR ارائه خواهد شد.

۱-۴- مروری بر تحقیقات گذشته

انتخاب ویژگی­های بهینه که بتوانند برای همه یا بیشتر مدولاسیون­ها تفکیک­پذیری ایجاد نماید؛ در تمامی روش­های قبلی دنبال می­شد. در واقع روش­های قبلی همواره درصدد شناسایی و ارائه ویژگی خاصی از سیگنال بودند تا بتوانند با آن، درصد تشخیص سیستم شناساگر را افزایش دهند. به عنوان مثال در ]۷[ با بهره گرفتن از تابع همبستگی طیفی، چند ویژگی برای شناسایی مدولاسیون‌های دیجیتال ۲FSK، ۴FSK، ۲PSK، ۴PSK، ۸PSK و MSK^[23] پیشنهاد شده است. طبقه‌بندی کننده مورد استفاده ماشین بردار پشتیبان^[۲۴] (SVM) است. در ]۸[ از چگالی طیف توان که با روش FFT^[25] به دست می‌آمد، به عنوان ویژگی برای شناسایی مدولاسیون‌های ۲PSK و ۴PSK استفاده گردیده است. از طبقه‌بندی کننده MLP با الگوریتم یادگیری پس­انتشار خطا (BP^[26]) در این شناساگر استفاده شده است.

ویژگی­های دیگری نظیر طیف دوره‌ای، طیف نگاره منظومه‌ها، شکل منظومه‌ای، واریانس اندازه تبدیل موجک هار^[۲۷] و هیستوگرام توزیع دامنه لحظه‌ای نیز برای شناسایی انواع مدولاسیون­ها پیشنهاد شده ­اند. در این روش­ها شناساگرهایی نظیر شبکه عصبی ART^[28]، الگوریتم طبقه ­بندی فازی^[۲۹] و شبکه عصبی MLP استفاده شده است. عموما سیستم­های مبتنی بر این ویژگی­ها، به طول (تعداد) داده‌های دریافتی، تنظیم مرکز طیف و مقدمه سازی حساس بودند و پیچیدگی ساختار شبکه عصبی نیز از چالش­های این شناساگرها محسوب می­شد]۲۰-۹[.

کار مهم دیگر در این حوزه استفاده از ممان مرتبه هشتم فاز از طریق تخمین تابع چگالی فاز، برای شناسایی مدولاسیون‌های BPSK، QPSK، ۸PSK و UW^[30] بوده است. با طبقه‌بندی کننده مدار تصمیم­گیر آستانه در این روش برای SNR بالاتر از dB5– درصد موفقیتی، حدود ۸۵% به دست آمد]۲۱[.

در ادامه­ تحقیقات علاوه بر پیشنهاد ویژگی­های موثر، از الگوریتم­های تکاملی (مبتنی بر هوش جمعی) برای افزایش کارایی و کاهش پیچیدگی سیستم شناساگر استفاده شد. به عنوان نمونه در ]۲۲[ ممان­ها و کومولان­های مراتب بالا (تا مرتبه هشتم) رشته سمبل­های دریافتی به عنوان ویژگی جهت شناسایی سیگنال­های ۲ASK، ۴ASK، ۸ASK، ۲PSK، ۴PSK، ۸PSK، ۱۶QAM، ۳۲QAM، ۶۴QAM و V32 مطرح شد. در این مقاله ابتدا با بهره گرفتن از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات ویژگی‌های مناسب انتخاب شده سپس طبقه‌بندی کننده شبکه عصبی با الگوریتم اندازه گام خود تطبیقی^[۳۱] (SASS) برای شناسایی سیگنال استفاده شده است. این روش در SNR برابر با dB 0 درصد موفقیت برابر ۸۸ درصد داشت.

به عنوان نمونه دیگر می­توان به استفاده از کومولان و ویژگی‌های تبدیل فوریه و ممان مرتبه چهارم نرمالیزه شده به عنوان ویژگی برای تشخیص سیگنال­های ۲ASK، ۴ASK، BPSK، QPSK، ۲FSK، ۴FSK، V32، V29، ۱۶QAM و ۶۴QAM اشاره نمود. در این شناساگر پس از انتخاب ویژگی به وسیله الگوریتم ژنتیک از شبکه عصبی با الگوریتم RPROP^[32] استفاده شده است. این روش برای SNR برابر با dB5– درصد عمل­کرد ۹۳% دارد]۲۳[.

در ]۶[ از آمارگان مرتبه بالا برای شناسایی نوع مدولاسیون استفاده شده است. در این پایان نامه ممان و کومولان تا مرتبه هشتم به عنوان ویژگی معرفی و از الگوریتم­های تکاملی PSO و کلونی زنبور عسل برای انتخاب ویژگی و تنظیم پارامترهای طبقه بند SVM شد. به علت قابلیت خوب ویژگی­های ارائه شده در این مرجع، ما نیز در پایان نامه حاضر، ویژگی­های آمارگان مرتبه بالا را به عنوان ویژگی­های مبنا در نظر گرفتیم. این ویژگی­ها دارای مشخصه­های خوبی برای شناسایی محسوب می­شوند اما خالی از نقص نیز نیستند. چنانچه در ادامه به آن می­پردازیم در این پایان نامه قصد داریم تا با ارائه یک روش جدید، اطلاعات بیشتری را از ترکیب ممان­ها و کومولان­ها استخراج نماییم.

تاکنون پژوهش­های متعددی نیز در رابطه با تشخیص نوع مدولاسیون دیجیتال در سیستم­های OFDM در کانال­های مخابراتی انجام شده است که به برخی از آنها اشاره می­ شود: در [۲۴] روش بهینه برای تشخیص نوع مدولاسیون در سیستم­های OFDM بر اساس روش حداکثر تشابه در این مقاله پیشنهاد شده است. سیستم تشریح شده یک سیستم وفقی است یعنی براساس تخمینی که از نسبت سیگنال به نویز دارد، یک نوع مدولاسیون را متناسب با شرایط کانال انتخاب می­ کند. تعداد زیر حامل­ها در این مقاله ثابت فرض شده و برابر ۶۴ است.

در [۲۵] روشی برای تشخیص نوع مدولاسیون در سیستم OFDM وفقی بر حسب آمارگان مرتبه­ی ششم سیگنال دریافتی ارائه گردیده است. در [۲۶] استفاده از آنالیز مولفه مستقل^[۳۳] و ماشین­های بردار پشتیبان جهت تشخیص نوع مدولاسیون سیگنال منبع کور در سیستم MIMO-OFDM در یک کانال فرکانس گزین با تغیرات سریع زمانی مورد بررسی قرار گرفته است. برای سادگی سیستم از فرض تغییر ناپذیر بودن کانال در پهنای باند همدوسی و زمان همبستگی استفاده گردیده است.

۱-۵- جمع‌بندی و ساختار پایان‌نامه

با بررسی کارهای انجام شده در این حوزه می توان گفت:

در روش های مبتنی بر PR همواره، استخراج و انتخاب ویژگی­های کارا یک اصل کلیدی برای شناسایی نوع مدولاسیون است. علاوه بر آن تعداد زیادی از این روش‌ها به میزان SNR، حساسیت زیادی دارند. از طرفی با مطالعه­ کارهای قبلی، می­توان دریافت که، استفاده از الگوریتم­های بهینه­سازی، موجب تطبیق بیشتر بین واحد استخراج ویژگی و واحد طبقه‌بندی کننده شده و عمل­کرد سیستم را در SNR های پایین افزایش می­دهد. همچنین، استفاده از ویژگی‌های آماری درصد موفقیت شناساگر را بالاتر می‌برد. دو عامل اصلی باعث عمل­کرد پایین شناساگرهای مدولاسیون و تفکیک تعداد معدودی از مدولاسیون‌ها می‌شوند. یکی از این عوامل، ویژگی‌هایی است که به طور مستقیم از سیگنال یا پارامترهای مشتق شده از سیگنال استخراج می‌شوند. عامل دوم طبقه‌بندی کننده‌هایی است که در دسته‌بندی بر­اساس ویژگی‌های تعریف‌شده، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

به طور خلاصه بالا بودن تعداد ویژگی­ها، نیاز به داده ­های ورودی زیاد و نوع بیان فضای ویژگی را می­توان مهم­ترین چالش بیشتر کارهایی پیشین قلمداد نمود. در این پژوهش قصد داریم تا با بررسی عوامل مشکلات روش­های قبلی، سیستمی را پیشنهاد دهیم تا بتواند بهترین نگاشت از داده ­های (خام) ورودی را به داده ­های هدف (برای) واحد طبقه ­بندی کننده ایجاد نماید. جهت رسیدن به این امر موارد زیر در این پروژه انجام شده است:

۱) استفاده از ویژگی‌های موثر و کارا که بتوانند قابلیت بالایی برای شناسایی مدولاسیون‌ها داشته باشند. در این پایان نامه از آمارگان مرتبه‌ی بالا که در مرجع [۶] استفاده شده است به عنوان ویژگی های پایه­ای بهره بردیم.

۲) استفاده از طبقه‌بندی کننده با ناظر مناسب که بازدهی و قابلیت تعمیم‌پذیری بالایی داشته باشند. برای این کار از طبقه‌بندی کننده چند کلاسه مبتنی بر ماشین بردار پشتیبان استفاده شده است.

۳) با توجه به افزایش استفاده از سیستم­های OFDM در انتقال سریع و ایمن سیگنال­های مخابراتی، لزوم تشخیص خودکار در این سیستم­ها، در خور توجه است.

در این پژوهش، هدف تشخیص مدولاسیون‌های دیجیتال در سیستم_­های مبتنی بر OFDM است. مجموعه­ مدولاسیون‌های در نظر گرفته‌شده در فصل مربوط به شناساگرهای پیشنهادی معرفی می‌گردند. فرضیات اساسی اولیه‌ای که در رابطه با اخذ نتایج، قبل از اعمال روش‌های پیشنهادی در نظر گرفته‌شده‌اند عبارت‌اند از: الف) معلوم بودن فرکانس حامل (یا تخمین درست آن)، ب) مشخص بودن تعداد زیرحامل های سیستم OFDM، ج) برقراری همزمانی بین فرستنده و گیرنده، د) معلوم بودن نرخ نماد (یا تخمین درست آن). نویز مورد استفاده در شبیه‌سازی‌ها را به صورت گوسی سفید جمع شونده در نظر می‌گیریم. لازم به ذکر است که این فرضیات برای کانال‌های AWGN و در کانال‌های محوشدگی مورد بررسی قرار گرفته است. در کانال AWGN سیگنال ها به­ صورت تک باند و در کانال‌های محوشونده شناسایی بر اساس سیستم OFDM انجام گرفته است.

تدوین این پایان‌نامه در سه فصل کلی است که قبل از بررسی آن‌ها به مطالب هر یک اشاره مختصری خواهیم داشت. در فصل اول به تعریف مسئله در رابطه با سیستم خودکار تشخیص نوع مدولاسیون، تاریخچه، کاربرد سیستم­های تشخیص خودکار نوع مدولاسیون و روش‌های کلی تشخیص پرداخته شد. در این پایان‌نامه ضمن بیان مختصری از کارهای انجام‌شده در این حوزه، به دنبال پیاده‌سازی روشی موثر جهت شناسایی خودکار نوع مدولاسیون هستیم. در فصل دوم، مفاهیم اساسی مدولاسیون دیجیتال، روش­های تشخیص مبتنی بر ویژگی به همراه استخراج ویژگی‌های اساسی در شناسایی سیگنال و مفاهیم مورد نیاز دیگر برای طراحی شناساگر، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. فصل سوم به بیان و بررسی روش پیشنهادی این پایان‌نامه جهت استخراج ویژگی‌های کارا می‌پردازد. در این فصل با مدلی جدیدی برای انتخاب ویژگی که مبتنی بر مفاهیم کاربردی بهینه‌سازی با الگوریتم‌های تکاملی است؛ آشنا می‌شویم. این روش براساس استفاده از یک الگوریتم‌ تکاملی قدرتمندی به نام الگوریتم بهینه‌سازی فاخته است. با بهره گرفتن از معیارهای مناسب در تعریف تابع برازش این الگوریتم‌ها، جداسازی سیگنال­های مخابراتی حتی در نسبت‌های پایین سیگنال به نویز با موفقیت زیادی تحقق خواهد یافت. در این فصل نتایج به دست آمده از روش ارائه‌شده با روش‌های قبلی بررسی‌شده و مقایسه می‌شود.

نتیجه‌گیری

در این فصل تعریف مسئله و مفاهیم مربوط به آن به همراه بیان مختصری از کارهای انجام‌شده در این رابطه بیان گردید. در ادامه لزوم انجام شناسایی خودکار نوع مدولاسیون با ذکر کاربردهای آن مورد مطالعه قرار گرفت.

فصل دوم

انتخاب ویژگی‌های مرتبه بالا و مطالب مورد نیاز

مقدمه

استخراج^[۳۴] و انتخاب ویژگی^[۳۵] یکی از تکنیک­های مهم پیش‌پردازش در حل مسائل طبقه‌بندی در علم بازشناسی الگو، داده کاوی و یادگیری ماشین است. در واقع ویژگی‌های موثر، مشخصات برجسته‌ای از سیگن

تحقیق پیمایشی به عنوان شاخه‌ای از تحقیقات توصیفی، یک روش جمع‌ آوری داده‌هاست که در آن از یک گروه خاصی از افراد خواسته می‌شود تا به تعدادی سؤال­های خاص پاسخ دهند. در پژوهش زمینه‌یابی، قدم اول تعریف مسأله است. به عبارتی محققان برای اجرای زمینه‌یابی باید اهداف خود را به دقت تعریف کنند و هر سؤالی که پرسیده می‌شود باید به یک یا تعداد بیشتری از اهداف زمینه‌یابی مرتبط باشد. در مرحله دوم جامعه باید به درستی تعریف و تعیین گردد، در مرحله بعد باید روش جمع‌ آوری اطلاعات را که به طور کلی به دو طبقه روش های کتابخانه‌ای و میدانی تقسیم‌بندی می‌شوند مشخص نمود، سپس از میان افراد جامعه تعدادی به طور تصادفی به عنوان نمونه انتخاب می شوند. از آنجا که رایج‌ترین ابزار مورد استفاده در تحقیق زمینه‌یابی، پرسشنامه و مصاحبه است پس از تعیین و طراحی ابزار می‌توان آن را برای جمع‌ آوری داده از افراد نمونه انتخابی در نظر گرفت و در نهایت پس از تنظیم و تحلیل داده‌ها، یافته‌ها و نتایج حاصله از تحقیق را گزارش نمود.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

پرسشنامه به عنوان یکی از متداول­ترین ابزار جمع‌ آوری اطلاعات در تحقیقات پیمایشی، عبارت است از مجموعه‌ای از پرسش­های هدف‌مدار که با بهره‌گیری از مقیاسهای گوناگون، نظر، دیدگاه و بینش یک فرد پاسخگو را مورد سنجش قرار می‌دهد.
وقتی برای گردآوری داده ­ها از پرسشنامه استفاده می­کنیم مراجعه مجدد به پاسخ­گویان و پرسیدن اطلاعات اضافی که بعدا پی می­بریم مورد نیاز است بسیار دشوار است. بنابراین برای تضمین اینکه پرسش­های مربوط مطرح شوندتفکر پیشاپیش درباره اطلاعات مقتضی حائز اهمیت اساسی است( دی ای دواس؛۱۳۷۶)
از پرسش­نامه­ ها می­توان برای پژوهش­های توصیفی یا تبیینی( پیمایش و همبستگی) استفاده کرد. پژوهش­های توصیفی در استراتژی پیمایش نظیر پژوهش­هایی که از پرسش­نامه نگرش­سنجی یا افکارسنجی و پرسش­نامه­ های اعمال سازمانی استفاده می­ کنند پژوهشگر را به شناسایی و توصیف تغییرپذیری در پدیده ­های متفاوت قادر می­سازد( دانایی فرد، الوانی، عادل آذر،۱۳۹۰)
از جمله ویژگیهای یک پرسشنامه مناسب این است که:
دارای مقدمه‌ای رسا و واضح و سؤالها روشن و بدون ابهام باشند.
سؤالات طوری تنظیم شود که آزمون­شونده تحریک شود به آنها پاسخ دهد.
از به کار بردن واژه‌ها، اصطلاحات نامفهوم و نامأنوس و از ارائه سؤالاتی که پاسخ‌گو را به پاسخ خاصی هدایت می‌کند پرهیز شود.
از طرح سؤالات پیچیده، غیر قابل درک، طویل و دو پهلو اجتناب شود و …
پرسشنامه در قالب بیست و نه سوال به علاوه تعدادی سوال جمعیت شناختی برای تحلیل آمار توصیفی تحقیق تهیه شده است. سوالات جمعیت­شناخی شامل: جنسیت، سن، وضعیت تاهل، درآمد ماهیانه و سالهای فعالیت­های مالی می­باشد. برای پرسشهای یک تا سی نیز از طیف پنج گزینه­ای لیکرت از خیلی موافقم تا کاملا مخالفم استفاده شده است. که هر کدام از سوالها نماینده بعدی از شخصیت، تمایلات سرمایه ­گذاری و ریسک­گریزی است که به شرح زیر تعریف می­ شود:
سوالات ۱ تا ۴ مربوط به برونگرایی
سوالات ۵ تا ۹ مربوط به گشودگی به تجربه
سوالات ۱۰ تا ۱۴ مربوط به وظیفه شناسی و جدیت و هوشیاری
سوالات ۱۵ تا ۱۸ مربوط به ریسک گریزی
سوالات ۱۹ تا ۲۰ مربوط به فرا اعتمادی
سوالات ۲۱ تا ۲۵ مربوط به تمایلات سرمایه گذاری کوتاه مدت
سوالات ۲۶ تا ۳۰ مربوط به تمایلات سرمایه گذاری بلند مدت
۳-۸-روایی و پایایی
مقصود این است که آیا ابزار اندازه‌گیری موردنظر می‌تواند ویژگی و خصوصیتی که ابزار برای آن طراحی شده است را اندازه‌گیری کند یا خیر؟ به عبارت دیگر مفهوم روایی^[۷۴]به این سوال پاسخ می‌دهد که ابزار اندازه‌گیری تا چه حد خصیصه مورد نظر را می‌سنجد. پرسشنامه‌ای که همه وجوه موضوع مورد نظر را در برنگیرد نیز دارای روایی نیست.
نظر کارشناسان و خبرگان می‌تواند کمک خوبی برای بهبود روایی ابزار اندازه‌گیری باشد. موضوع روایی از آن جهت اهمیت دارد که اندازه گیری‌های نامتناسب می‌تواند هر پژوهش علمی را بی ارزش سازد.
انواع پایایی نیز به شرح زیر است:
پایایی^[۷۵] با این امر سر و کار دارد که ابزار اندازه‌گیری در شرایط یکسان تا چه اندازه نتایج یکسانی به دست می‌دهد. به عبارت دیگر، «همبستگی میان یک مجموعه از نمرات و مجموعه دیگری از نمرات در یک آزمون معادل که به صورت مستقل بر یک گروه آزمودنی به دست آمده است»چقدر است.
به بیان دیگر اگر ابزار اندازه‌گیری را در یک فاصله زمانی کوتاه چندین بار به یک گروه واحدی از افراد بدهیم نتایج حاصل نزدیک به هم باشد. برای اندازه‌گیری پایایی شاخصی به نام ضریب پایایی استفاده می‌کنیم. دامنه ضریب پایایی از صفر تا ۱+ است. ضریب پایایی صفر معرف عدم پایایی و ضریب پایایی یک معرف پایایی کامل است. “پایایی کامل” واقعاً به ندرت دیده می‌شود و در صورت مشاهده قبل از هر چیز باید به نتایج شک کرد.
برای محاسبه ضریب پایایی ابزار اندازه‌گیری، شیوه‌های مختلفی به کار برده می‌شود. از جمله:
الف) اجرای دوباره آزمون یا روش بازآزمایی ( Test – Retest )
ب) روش موازی یا روش آزمونهای همتا ( Equivalence )
ج) روش تصنیف یا دونیمه کردن آزمون ( Split – half )
د) روش کودر _ ریچاردسون ( Kuder – Richardson )
ه) روش آلفای کرونباخ ( Cronbach Alpha )
نرم افزار spss یکی از نرم افزارهای متداول برای تعیین پایایی با یکی از روش‌های فوق ( و معمولا روش آلفای کرونباخ) می‌باشد.
۳-۸-۱بررسی اعتبار
در این پژوهش، به منظور تعیین اعتبار ابزار از روش آلفای کرونباخ استفاده گردیده است. این روش برای محاسبه هماهنگی درونی ابزار اندازه‌گیری که خصیصه‌های مختلف را اندازه‌گیری می‌کند به کار می‌رود.
برای محاسبه ضریب آلفای کرونباخ ابتدا باید واریانس نمره‌های هر زیرمجموعه سوال‌های پرسشنامه و وارایانس کل را محاسبه کرد. سپس با بهره گرفتن از فرمول زیر مقدار ضریب آلفا را محاسبه می‌کنیم.
جدول (۳-۱) نحوه­ محاسبه­ی ضریب آلفا

اجزای فرمول مولفه­ها

نتایج فرمول

تعداد زیر مجموعه‌های سئوال‌های پرسشنامه یا آزمون = J

واریانس زیر آزمون Jام S_j² =

واریانس کل پرسشنامه یا آزمون S² =

معادله (۳-۱۰) I_p(mA)=0.84 C_H2O2 (mM)+2.47 R²=0.998
معادله (۳-۱۱) I_p(mA)=1.61 C_H2O2 (mM)+0.42 R²=0.998
با در نظر گرفتن معادلات (۳-۷) و (۳-۸) حد تشخیص الکترود حاضر نسبت به هیدروژن پراکسید برابر با ^۷-۱۰×۹/۵ مولار محاسبه شد.
شکل (۳-۵۵ A) پاسخ آمپرومتری الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح شده GCE/TB را بعد از تزریق‌های متوالی هیدروژن پراکسید به محلول ۱/۰ مولار بافر فسفات با pH برابر ۰/۶، پتانسیل ثابت ۴۰۰- میلی‌ولت و سرعت چرخش ثابت نشان می‌دهد. با توجه به ولتاموگرام به‌دست آمده برای الکترود GCE/TB مشاهده می‌کنیم که بلافاصله بعد از هر تزریق هیدروژن پراکسید به محلول جریان به سرعت افزایش یافته و در کمتر از ۴ ثانیه به مقدار ثابت و پایداری می‌رسد که نشان دهنده پاسخ سریع و پایدار الکترود نسبت به هیدروژن پراکسید است و از این جریان پایا برای رسم منحنی تنظیم استفاده شده است. همان‌طور که در حاشیه‌این شکل نشان داده شده است در محدوده غلظت ^۷-۱۰×۹/۵ تا ^۱-۱۰×۰/۱ مولار از دو منحنی خطی تنظیم با معادلات زیر پیروی می‌کند که با توجه به آن‌ها می‌توان جریان تولید شده را به غلظت هیدروژن پراکسید ربط داد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

در محدوده غلظتی بین ۰ تا ۰/۱۰ میلی‌مولار جریان با غلظت از معادله خطی زیر پیروی می‌کند
-I= 0.28 C (mM) + 0.81 R² =۰٫۹۹۹ معادله(۳-۱۲)
و در محدوده غلظتی بین ۰/۱۰ تا ۰/۱۰۰ میلی‌مولار جریان با غلظت از معادله خطی زیر پیروی می‌کند
-I=0.17 C (mM) – ۰٫۲۹ , R²=0.998 معادله(۳-۱۳)
در غلظت‌های بالاتر از ۰/۱۰۰ میلی‌مولار از هیدروژن پراکسید پاسخ الکترود از حالت خطی خارج و جریان ناپایدار می‌شود.
شکل ۳-۵۵- (A) آمپروگرام الکترود GCE/TB بعد از تزریق غلظت‌های مختلف هیدروژن پراکسید (سه تزریق ۵/۰ میلی‌مولار [ نماد a]، ۱۰ بار تزریق ۵/۱ میلی‌مولار [نماد b] و ۳ تزریق ۰/۶ میلی‌مولار [نماد c] به (x) الکترود اصلاح نشده کربن شیشه‌ای و (y) الکترود اصلاح شده با نیل بلو (B) آمپروگرام الکترود GCE/TB طی تزریق‌های متوالی ۰/۱۰ میلی‌مولار هیدروژن پراکسید به محلول ۱/۰ مولار آمونیوم نیترات در pH برابر ۰/۶ در سرعت چرخش الکترود ثابت و پتانسیل ثابت ۴۰۰- میلی‌ولت. نمودار‌های داخل هر شکل مربوط به رسم منحنی تنظیم جریان کاتالیزوری بر حسب غلظت هیدروژن پراکسید می‌باشد.
در این‌جا نیز با توجه به معادله (۳-۷) و (۳-۸) حد تشخیص الکترود برابر با ۱/۲ میکرومولار محاسبه شد.
شکل (۳-۵۶ A) پاسخ آمپرومتری الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح شده GCE/TH را بعد از تزریق‌های متوالی ۱/۰ میلی‌مولار هیدروژن پراکسید به محلول ۱/۰ مولار بافر فسفات محلول در pH برابر ۰/۶، پتانسیل ثابت ۳۵۰- میلی‌ولت و سرعت چرخش ثابت نشان می‌دهد. با توجه به ولتاموگرام به‌دست آمده برای الکترود GCE/TH مشاهده می‌کنیم که بلافاصله بعد از هر تزریق هیدروژن پراکسید به محلول جریان به سرعت افزایش یافته و در ۴ ثانیه به مقدار ثابت و پایداری می‌رسد. این جریان پایا برای رسم منحنی تنظیم استفاده شده است. همان‌طور که در شکل (۳-۵۶ B) نشان داده شده است در محدوده غلظت ^۵-۱۰×۰/۵ تا ^۶-۱۰×۰/۴۵ مولار از دو منحنی خطی

شکل ۳-۵۶- (A) آمپروگرام الکترود GCE/TH بعد از تزریق‌های متوالی غلظت‌های ۱/۰ مولار هیدروژن پراکسید به محلول ۱/۰ مولار آمونیوم نیترات در pH برابر ۰/۶ در سرعت چرخش محلول ثابت و پتانسیل ثابت ۳۵۰- میلی‌ولت و (B) منحنی تنظیم حاصل از آن.
تنظیم با معادلات زیر پیروی می‌کند که با توجه به آن‌ها می‌توان جریان تولید شده را به غلظت هیدروژن پراکسید ربط داد.
در محدوده غلظتی بین ۰۵/۰ تا ۰/۸ میلی‌مولار جریان با غلظت از معادله خطی زیر پیروی می‌کند
I(µM)=0.27C_H2O2 (mM) + 0.09 R²=0.999 معادله(۳-۱۴)
و در محدوده غلظتی بین ۰/۸ تا ۰/۴۵ میلی‌مولار جریان با غلظت از معادله خطی زیر پیروی می‌کند
I(µM)=0.07C_H2O2 (mM) + 1.88 R²=0.996 معادله(۳-۱۵)
در غلظت‌های بالاتر از ۰/۴۵ میلی‌مولار از هیدروژن پراکسید پاسخ الکترود از حالت خطی خارج می‌شود
با در نظر گرفتن معادلات (۳-۷) و (۳-۸) حد تشخیص الکترود برابر با ۲/۲ میکرومولار محاسبه شد.
۳-۳-۱-۳-۴- بررسی پایداری و تکرارپذیری پاسخ الکترودهای اصلاح شده نسبت به احیای الکتروکاتالیزوری هیدروژن پراکسید.
دو شاخصه‌ی مهم در طراحی حسگرها و زیست‌حسگرها تکرارپذیری و پایداری پاسخ آن‌ها است. در این کار به منظور بررسی تکرارپذیری حسگرهای ساخته شده در حین اندازه‌گیری‌های هیدروژن پراکسید، پاسخ آمپرومتری الکترودهای اصلاح شده پس از تزریق متوالی هیدروژن پراکسید به محلول مورد ارزیابی قرار گرفت.
۱۰ اندازه‌گیری پشت سر هم پاسخ آمپرومتری الکترود اصلاح شده با نیل بلو در غلظت ۰/۱ میلی‌مولار هیدروژن پراکسید در محلول چرخان آمونیوم نیترات ۱/۰ مولار و در پتانسیل ثابت ۳۵۰- میلی‌ولت، میزان RSD برابر ۶/۳% را نشان داد. همین بررسی در مورد تولوئیدین بلو در پتانسیل ثابت ۴۰۰- میلی‌ولت، میزان RSD برابر
۶/۳% و در مورد الکترود اصلاح شده با تیونین در پتانسیل ثابت ۳۵۰- میلی‌ولت، میزان %RSD برابر ۱/۴ را نشان داد. همچنین به منظور بررسی میزان پایداری پاسخ حسگرهای ساخته شده در حین اندازه‌گیری‌های هیدروژن پراکسید، آمپروگرام الکترودهای اصلاح شده پس از تزریق هیدروژن پراکسید به محلول برای مدت زمان طولانی ثبت و مورد ارزیابی قرار گرفت. شکل (۳-۵۷A ) آمپروگرام الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح شده با حدواسط نیل بلو را در محلول چرخان آمونیوم نیترات ۱/۰ مولار بعد از تزریق ۰/۲ میلی‌مولار هیدروژن پراکسید و در پتانسیل ثابت ۳۵۰- میلی‌ولت نشان می‌دهد. همان‌طور که دیده می‌شود بلافاصله پس از تزریق هیدروژن پراکسید، جریان افزایش و به مقدار ثابتی می‌رسد و آمپروگرام حاصله برای مدت زمان حداقل ۱۰۰ دقیقه پاسخ آمپرومتری ثابتی را نشان می‌دهد. شکل (۳-۵۷ B) آمپروگرام الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح شده با حدواسط تولوئیدین بلو را در محلول چرخان آمونیوم نیترات ۱/۰ مولار بعد از تزریق ۵/۴ میلی‌مولار هیدروژن پراکسید و در پتانسیل ثابت ۴۰۰- میلی‌ولت نشان می‌دهد. همان‌طور که دیده می‌شود بلافاصله پس از تزریق هیدروژن پراکسید، جریان افزایش و به مقدار ثابتی می‌رسد و آمپروگرام حاصله برای مدت زمان حداقل ۳۰ دقیقه پاسخ آمپرومتری ثابتی را نشان داد. شکل (۳-۵۷ C) نیز آمپروگرام الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح شده با حدواسط تیونین را در محلول
شکل ۳-۵۷- آمپروگرام‌های الکترودهای اصلاح شده با (A) نیل بلو بعد از تزریق ۰/۱ میلی‌مولار هیدروژن پراکسید در پتانسیل ثابت ۳۰۰- میلی‌ولت، (B) تولوئیدین بلو بعد از تزریق ۵/۴ میلی‌مولار هیدروژن پراکسید در پتانسیل ثابت ۴۰۰- میلی‌ولت و © تیونین بعد از تزریق ۵/۰ میلی‌مولار هیدروژن پراکسید در پتانسیل ثابت ۳۵۰- میلی‌ولت به محلول ۱/۰ مولار آمونیوم نیترات و ۰۲/۰ مولار با pH برابر ۰/۶ و سرعت چرخش ثابت.
چرخان آمونیوم نیترات ۱/۰ مولار بعد از تزریق ۵/۰ میلی‌مولار هیدروژن پراکسید و در پتانسیل ثابت ۳۵۰- میلی‌ولت نشان می‌دهد. همان‌طور که دیده می‌شود بلافاصله پس از تزریق هیدروژن پراکسید، جریان افزایش و به مقدار ثابتی می‌رسد و آمپروگرام حاصله برای مدت زمان حداقل ۷ دقیقه پاسخ آمپرومتری ثابتی را نشان داد. پاسخ‌های آمپرومتری مشاهده شده در زمان‌های طولانی بیان‌گر پایداری طولانی مدت حسگرهای طراحی شده می‌باشد.
۳-۳-۱-۳-۵- بررسی گزینش پذیری الکترودهای GCE/NB و GCE/TB نسبت به احیای الکتروکاتالیزوری هیدروژن پراکسید.
یکی از مهمترین مشکلات در کاربرد عملی حسگر آمپرومتری امکان ایجاد مزاحمت سایر گونه‌هایی که در نمونه اصلی حضور دارند بر جریان مربوط به آنالیت می‌باشد. مزاحمت‌ دیگر گونه‌هایی که ممکن است در نمونه اصلی وجود داشته باشند در اندازه‌گیری آمپرومتری H₂O₂، در نسبت مزاحم به آنالیت ۱۰ به ۱ بررسی شد. نتایج این بررسی برای الکترودهای اصلاح شده با نیل بلو و تولوئیدین بلو در جدول (۳-۳) آورده شده است.
جدول ۳-۳- بررسی گونه‌های مزاحم در اندازه‌گیری هیدروژن پراکسید در نسبت مزاحم به گونه اندازه ­گیری ۱۰ به ۱ در شرایط بهینه اندازه‌گیری

نسبت جریان در مورد الکترود اصلاح شده با تولوئیدین بلو

نسبت جریان در مورد الکترود اصلاح شده با نیل بلو

گونه بررسی شده

۹۹/۰

۰۵/۱

آسکوربیک اسید

۱/۱

۹۸/۰

دوپامین

فیزیولوژیستها رشد را به عنوان افزایش در مادهی خشک تعریف کردهاند که شامل مراحل تمایز سلولی است که سهم زیادی در تجمع مادهی خشک دارند. در تجزیه و تحلیل نهایی، نمو گیاه و شکلگیری اندامها، منتج از سه فرایند تقسیم، بزرگ شدن و تمایز سلولی میباشد. از تجمع وزن خشک به عنوان یک متغیر مشخصکنندهی رشد استفاده میشود، زیرا این متغیر بیشترین اهمیت اقتصادی را دارد. از سایر متغیرهایی که تا حدودی به وزن خشک مربوط میشود نظیر ارتفاع، حجم و سطح برگ نیز میتوان به عنوان معیار رشد استفاده کرد. الگوی رشد سالانه به وسیلهی یک تابع رشد که موسوم به منحنی سیگموئیدی است، مشخص میشود. اغلب محققان بیش از آنکه از نتیجهی نهایی (عملکرد نهایی) رشد اطلاع داشته باشند، نیازمند اطلاعاتی در مورد مادهی خشک و حوادث دورهی رشد میباشند. یک راه برای شناسایی عوامل مؤثر بر عملکرد و تکامل گیاه، تجزیه و تحلیل رشد نام دارد بدین ترتیب که از روی تجمع مواد فتوسنتزی خالص در طول زمان میتوان به روند تغییر رشد پی برد. دو دیدگاه در رابطه با این موضوع به صورت تجزیه و تحلیل رشد بر اساس تک بوته یا اجتماع گیاهی بیان شده است. فیزیولوژیستها از اجتماع گیاهی برای تجزیه و تحلیل رشد استفاده میکنند، زیرا این امر بیانگر مجموع عملکرد اقتصادی است (شیرانیراد، ۱۳۷۹).
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۱-۲-۱۷-۲) شاخص سطح برگ^[۲۶] (LAI):
معرفی شاخص سطح برگ تا حدود زیادی مشکل مطالعهی فتوسنتز در جامعهی گیاهی را حل کرده است. این واژه توسط واتسون در سال ۱۹۴۷ ارائه گردید و طبق تعریف عبارت است از نسبت سطح برگ گیاه به سطح زمینی که روی آن سایه میاندازد. به دلیل اینکه تشعشع خورشیدی به طور یکنواخت روی سطح زمین پخش میشود. بنابراین، LAI میتواند یک معیار تقریبی از مساحت برگها در واحد سطح باشد که تشعشع خورشیدی برای آنها قابل دسترس است. به عبارت سادهتر، LAI نشان میدهد که در یک متر مربع زمین چند متر مربع برگ وجود دارد. در ذرت حداکثر LAI در هنگام باز شدن گلهای نر به وجود میآید (شیرانیراد، ۱۳۷۹). شاخص سطح برگ به منظور منظور تولید حداکثر مادهی خشک برای اغلب گیاهان زراعی لازم است (سرمدنیا و کوچکی، ۱۳۷۳). در اصلاح غلات برای عملکرد بیشتر، افزایش شاخص سطح برگ نسبت به افزایش مادهی خشک کل تأثیر بیشتری برای افزایش عملکرد داشته است (جنر، ۱۹۹۱). زیژنلی و همکاران (۲۰۰۴)، بیان داشتند که تغییر در شاخص سطح برگ گندم بهاره نه تنها میزان رشد گندم بهاره را نشان میهد، بلکه نشاندهندهی طول دورهی استفاده از نور در مراحل رشد گیاه میباشد.
۱-۲-۱۷-۳) مادهی خشک^[۲۷] (DM):
تولید مادهی خشک در گیاهان تابع سایر شاخصهای رشد است که این شاخصها به نوبهی خود تحت تأثیر عوامل محیطی قرار میگیرند. تولید مادهی خشک علاوه بر اینکه بیانگر زنده بودن گیاه است، نشانهی رشد آن نیز میباشد. رشد گیاهان زراعی از دیدگاه ریاضی به صورت منحنی سیگموئیدی میباشد. زیرا فرایند رشد تابع دو عامل تکثیر سلولی و افزایش وزن سلولی است که هر دو روند سیگموئیدی دارند (کریمی، ۱۳۷۵). تحقیقات نشان دادهاند که در اواخر فصل رشد به علت ریزش برگها مقدار مادهی خشک تجمع یافته در سیبزمینی (صادقزاده، ۱۳۸۰) و بادامزمینی (نیو و همکاران، ۲۰۰۵) کاهش مییابد. در استرالیا نشان داده شده است که میزان تجمع مادهی خشک طی دورهی رشد رویشی بوسیله مجموع نور دریافتی محدود میشود و کارایی تبدیل تشعشع فعال فتوسنتزی تأثیری روی این مؤلفه ندارد (مایرس و همکاران، ۱۹۹۱).
۱-۲-۱۷-۴) میزان کلروفیل
کلروفیل یکی از مهمترین رنگدانههای فتوسنتزی و مسئول رنگ سبز در گیاه است. تغییر در پارامترهای فتوسنتزی از جمله میزان کلروفیل به عنوان روش غربالسازی گیاهان متحمل شوری، مورد استفاده قرار میگیرد، زیرا انتظار بر این است که گیاهان متحملتر در هنگام رشد تحت شرایط شوری، تخریب کمتری در اجزاء و فرآیندهای فتوسنتزی نشان دهند (بلخودجا و همکاران، ۱۹۹۹). میزان کلروفیل در شرایط تنش شوری کاهش مییابد (اقبال و همکاران، ۲۰۰۶) ولی نیازی و همکاران (۲۰۰۲)
غلظتهای بالاتری از کلروفیل را تحت شرایط شوری در گندم، مشاهده کردند.
۱-۲-۱۸- تأثیر شوری بر رشد و عملکرد ذرت
ماس و هوفمن (۱۹۹۷) معیارهایی را برای تحمل شوری گیاهان زراعی تدوین و دو پارامتر آستانهی شوری (شوری مجاز بدون کاهش محصول که میتوان به عنوان شاهد در نظر گرفت) و درصد کاهش محصول در مقابل افزایش هر واحد شوری از حد آستانهی تعیین شده برای هر محصول را پیشنهاد نمودند. هوفمن (۱۹۸۶) در ادامهی مطالعات خود، اثر کیفیت آب آبیاری بر ذرت را بررسی نموده و به این نتیجه رسید که آستانهی شوری برای ذرت اعم از EC_i و EC_e کمتر از ۲ دسیزیمنس بر متر بوده و با آبشویی کامل میتوان در مقایسه با شاهد حداکثر محصول ذرت را برداشت نمود و در صورت عدم آبشویی، حتی آبیاری با آب شیرین، کاهش محصول حتمی است. کاهش جوانهزنی و رشد گیاهچه در شرایط شوری ممکن است به خاطر پتانسیل اسمزی پایین و ممانعت از جذب آب، سمیت یونهای ⁺Na یا ^–Cl و یا عدم تعادل عناصر غذایی باشد (لینچ و لائوچی، ۱۹۸۸). تحقیقات نسبتاً زیادی که بر روی جوانهزنی گیاهان زراعی مختلف انجام شده بیانگر این واقعیت است که با افزایش شوری طول ریشهچه، ساقهچه و همچنین وزن خشک گیاهچه به طور معنیداری در مقایسه با شاهد کاهش مییابد (آل ابراهیم و همکاران، ۲۰۰۴؛ کایا و همکاران، ۲۰۰۶؛ اوکیو و همکاران، ۲۰۰۵). کده و ملک (۱۹۶۱) با آزمایشی مبنی بر تأثیر سطوح مختلف شوری در مراحل مختلف رشد ذرت اعلام نمودند که مقاومت ذرت با رشد گیاه افزایش مییابد. بعلاوه NaCl در مقابل _۲ MgClو _۲ CaClدر فشار اسمزی مساوی، کاهش بیشتری از محصول را موجب میشود. پاسترناک (۱۹۸۵) کشت ذرت با بهره گرفتن از آب شور و تناوب آن با آب معمولی را مورد بررسی قرار داد. در این آزمایش سرعت جوانه زدن ذرت فقط موقعی که هدایت الکتریکی محلول خاک بالای ۷ دسیزیمنس بر متر بود کاهش یافت. این محقق اعلام داشت که گونه های مختلف گیاهان فقط در دورهی کوتاهی از رشد و نمو خود به شوری حساس هستند و کاربرد آب شور در خارج از این دوره موجبات استفادهی بهینه از آب را فراهم میآورد. در این مطاله آبیاری با آب ۷ دسیزیمنس بر متر، ۵۰ درصد کاهش محصول را درپی داشته است. پساواکلی (۱۹۸۹) اثر شوری بر وزن خشک ذرت در اثر اعمال تنش شوری را مورد مطالعه قرار داد و نتیجه گرفت که تنش شوری در هر سطحی، توسعهی ریشه، تولید مادهی خشک و رشد جوانهی ذرت را بهطور معنیداری کاهش میدهد و میزان کاهش با افزایش شوری زیادتر میشود. شوری خاک در دراز مدت رشد ریشه های ذرت را محدود نموده و در جذب مواد معدنی اختلالی بوجود میآورد. بعلاوه تجمع عناصر پرمصرف در گیاه کاهش و تجمع عناصر کممصرف افزایش مییابد (کده و ملک، ۱۹۶۱). هافمن و همکاران (۱۹۸۳) در ایالت کالیفرنیای آمریکا با بررسی پایداری تحمل ذرت نسبت به شوری گزارش نمودند که میانگین شوری محلول خاک در محدودهی ریشه در طول فصل رشد تا ۷/۳ دسیزیمنس بر متر باعث کاهش عملکرد نشد، اما به ازای هر واحد افزایش شوری بیش از آن، عملکرد دانه به میزان ۱۴ درصد کاهش نشان داد. این کاهش ناشی از کاهش در تراکم بوته و جرم دانه بود. در منبعی دیگر آستانهی حساسیت ذرت نسبت به شوری آب ۱/۱ و خاک ۷/۱ دسیزیمنس بر متر و میزان کاهش محصول دانه به ازای هر واحد شوری خاک، معادل ۱۲ درصد گزارش شده، لذا ذرت از گیاهان نیمهحساس به شوری به شمار میرود (علیزاده، ۱۳۶۴). ذرت در مرحلهی جوانهزنی حساسیت زیادی به شوری دارد و افزایش شوری باعث کاهش جوانهزنی و تعداد بوتهی ذرت در واحد سطح میشود. با افزایش شوری، کاهش معنیداری در رشد و اجزای عملکرد به وجود میآید و در EC بیش از ۸ دسیزیمنس بر متر، مهمترین عامل محدود کننده برای گیاه، آب در دسترس میباشد (عبدل و همکاران، ۱۹۸۸). عبود (۱۹۷۸) گزارش نمود که شوری در ذرت باعث کاهش سرعت رشد گیاه میشود. ماس و همکاران (۱۹۸۳) با بررسی حساسیت مراحل مختلف رشد ۱۶ رقم ذرت نسبت به شوری نتیجه گرفتند که ذرت در مرحلهی جوانهزنی نسبت به شوری نسبتاً متحمل است و تا شوری ۱۰ دسیزیمنس بر متر جوانهزنی اکثر ارقام رضایتبخش بود.
۱-۲-۱۹- تأثیر فسفر بر رشد و عملکرد ذرت
رشد گیاهان، تحت تأثیر میزان فسفر مصرفی قرار میگیرد (حاجعباسی و اسچوماچر ۱۹۹۴؛ گیل و همکاران ۱۹۹۵؛ کایا و همکاران ۲۰۰۱). تحقیقات سینگ و دوبی (۱۹۹۱) و شارما و گوپتا (۱۹۹۸) نشان داد که کاربرد فسفر شاخصهای رشد و عملکرد ذرت را افزایش میدهد. امین و همکاران (۱۹۸۹) گزارش نمودند که کاربرد سطوح بالای فسفر باعث افزایش ارتفاع ذرت میشود. قنبری (۱۳۷۸) دریافت که مصرف ۵۰، ۱۰۰ یا ۲۰۰ میکروگرم فسفر در گرم خاک، وزن مادهی خشک ذرت را افزایش میدهد. ولی در خاکهایی که فسفر بومی آنها زیاد بوده کاربرد فسفر تأثیری بر رشد گیاه نداشته است. کریمیان و قنبری (۱۹۹۰) سطح بحرانی فسفر را به روش اولسن، در خاکهای آهکی ۱۸ میلیگرم در کیلوگرم خاک گزارش کردند. کریمیان (۱۹۹۵) افزایش مادهی خشک ذرت را از ۶/۹ در شاهد، به ۷/۱۴ و ۷/۱۶ گرم در گلدان به ترتیب با کاربرد ۵۰ و ۱۰۰ میکروگرم فسفر در گرم خاک گزارش نمود. نتایج مشابهی توسط رتور و سینگ (۱۹۹۵) ارائه شده است. اورابی و همکاران (۱۹۸۵) افزایش وزن خشک ذرت را با مصرف ۵۰ میکروگرم فسفر در گرم خاک گزارش کردند، ولی مصرف بیشتر فسفر تغییری در وزن ذرت ایجاد نکرد. شارما و همکاران (۱۹۶۸) نیز افزایش وزن خشک ذرت را با اضافه کردن ۲۵ و ۵۰ میکروگرم فسفر در گرم خاک گزارش نمودند، ولی کاربرد بیشتر فسفر سبب کاهش وزن گردید.
۱-۲-۲۰- اثر متقابل شوری و فسفر بر رشد و عملکرد ذرت
در خاکهای شور، اثر متقابل شوری و حاصلخیزی خاک از نقطه نظر تولید حداکثر، اهمیت فراوان دارد. پژوهشها نشان میدهد که در سطح مشخصی از حاصلخیزی خاک، با افزایش شوری، عملکرد کاهش مییابد. لیکن در یک شوری معین مصرف کود منجر به افزایش محصول میگردد (همایی، ۱۳۸۱). اثر زیانبار شوری بر رشد گیاه ذرت با کاربرد کود فسفر قابل جبران است (اسلامخان و همکاران، ۲۰۰۵). نتایج تحقیقات اسلامخان و همکاران (۲۰۰۵) نشان داد که کاربرد کود فسفر رشد گیاه ذرت را تحت شرایط شوری افزایش داد. همچنین نتایج این تحقیق نشان داد که کاربرد ۳۰۰ کیلوگرم در هکتار کود فسفری (۷۵ کیلوگرم _۵O₂P در هکتار)، تأثیر شوری بر رشد گیاه ذرت را به حداقل رساند. همچنین یافته های چئودهری و احمد (۱۹۹۲) نشان داد که کاربرد سطوح بالای فسفر، میزان جذب سدیم را کاهش میدهد و این امر موجب افزایش تولید محصول در خاکهای شور و سدیمی میشود.
فصل دوم
مواد و روشها
۲-۱- موقعیت جغرافیایی منطقهی مورد مطالعه
استان اردبیل با مساحتی معادل ۱۷۹۵۰ کیلومترمربع (۱/۱ % از مساحت کشور) در شمال غرب ایران قرار گرفته است. این استان از لحاظ جغرافیایی در ۳۷ درجه و ۴۵ دقیقه تا ۳۹ درجه و ۴۲ دقیقهی عرض شمالی و ۴۷ درجه و ۳۰ دقیقه تا ۴۸ درجه و ۵۵ دقیقهی طول شرقی از نصف النهار گرینویچ از شمال با جمهوری آذربایجان، از شرق با استان گیلان، از جنوب با استان زنجان و از غرب به استان آذربایجان شرقی محدود شده است. این استان با شکل کشیده و طولی خود در جهت شمال – جنوب، و به دلیل شرایط خاص جغرافیایی از تنوع محیطی زیادی برخوردار است. جنوبیترین قسمت آن بر عرض جغرافیایی ۳۷ درجه و ۴۵ دقیقه و شمالیترین نقطه آن بر عرض ۳۹ درجه و ۴۲ دقیقه منطبق است. این گستردگی در محور عرض جغرافیایی ، همراه با عامل ارتفاع دشتها و کوهستانهای آن در ترکیبی هماهنگ با همجواری دریای خزر ، موقعیت خاصی به استان بخشیده است.
۲-۲- زمان و محل اجرای طرح
این آزمایش در سال ۹۰-۱۳۸۹ در گلخانهی تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی انجام شد. موقعیت جغرافیایی محل اجرای آزمایش، ۳۸ درجه و ۱۵ دقیقهی عرض شمالی و ۴۸ درجه و ۱۵ دقیقهی شرقی است.
۲-۳- طرح آزمایشی
آزمایش به صورت فاکتوریل (۵×۱۰) بر پایهی طرح بلوکهای کامل تصادفی با ۳ تکرار انجام شد.
۲-۴- فاکتورهای آزمایشی
فاکتور اول شامل شوری طبیعی خاک در ۱۰ سطح (۷۵/۰= _۱S، ۲۰/۱= _۲S، ۲۹/۲= _۳S، ۳۰/۳= _۴S، ۲۵/۴= _۵S، ۱۱/۵= _۶S، ۱۹/۶= _۷S، ۸۰/۸= _۸S، ۸۸/۱۰= _۹S، ۰۰/۱۴=_۱۰S دسیزیمنس بر متر) و فاکتور دوم شامل کود فسفره در ۵ سطح (۰= _۱P، ۵۰= _۲P، ۱۰۰= _۳P، ۲۰۰= _۴P، ۴۰۰= _۵P کیلوگرم _۵O₂P در هکتار، معادل ۰= _۱P، ۱۹= _۲P، ۳۸= _۳P، ۷۷= _۴P، ۱۵۴= _۵P میلیگرم _۵O₂P در کیلوگرم) بود. بنابراین آزمایش دارای ۵۰ تیمار و در مجموع ۱۵۰ گلدان بود.
۲-۵- مطالعات تحقیق
مطالعات صورت گرفته در این تحقیق شامل ۳ مرحله مطالعات پایه، مطالعات آزمایشگاهی و مطالعات نرم افزاری است که در زیر شرح آن آمده است.
۲-۵-۱- مطالعات پایه
مطالعات پایه به دو دستهی تهیهی نمونه خاک و عملیات زراعی تقسیم بندی میشود.
۲-۵-۱-۱- تهیهی نمونه خاک و اندازه گیری برخی خصوصیات آن
تعداد ۴۵ نمونه خاک از نقاط مختلف دشت زرناس اردبیل تهیه شد. مختصات جغرافیایی نقاط نمونهبرداری توسط GPS ثبت گردید. پس از تعیین خصوصیات آنها، تعداد ۱۰ نمونه خاک با شوری و خصوصیات متفاوت برای انجام آزمایش انتخاب گردید (جدول ۲-۱). سپس ۱۰۰ کیلوگرم نمونهی خاک از عمق ۳۰-۰ سانتیمتری از نقاط انتخابی تهیه شد. به منظور یکنواختی، خاک از الک با قطر روزنههای ۷۵/۴ میلیمتری عبور داده شده سپس به گلخانهی دانشگاه منتقل و در معرض هوا، خشک گردید. برخی خصوصیات خاک عبور کرده از غربال ۲ میلیمتری شامل قابلیت هدایت الکتریکی نمونه ها در عصارهی گل اشباع و pH در گل اشباع (گوپتا، ۲۰۰۴)، کربنات کلسیم معادل (TNV) به روش تیتراسیون (جکسون، ۱۹۵۸)، کربن آلی خاک به روش والکلی- بلاک (نلسون و سامرز، ۱۹۸۲)، غلظت نیتروژن کل به روش کجلدال، فسفر قابل جذب در عصارهی حاصل از بی کربنات سدیم نیم نرمال با روش رنگ سنجی، پتاسیم و سدیم قابل جذب در عصارهی حاصل از استات آمونیوم یک نرمال با دستگاه فلیم فتومتر و بافت خاک با روش هیدرومتری تعیین شد (جونز، ۲۰۰۱).
جدول (۲-۱): موقعیت جغرافیایی نمونه خاکهای مورد آزمایش

نمونه خاک

_۱S

_۲S

_۳S

_۴S

_۵S

_۶S

_۷S

_۸S

_۹S

_۱۰S

طول جغرافیایی

׳۱۴˚ ۳۸