جدید: پایان نامه ارشد رشته برق الکترونیک گرایش برق-میدان:تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات (PSO)

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد

پایان نامه‌ی دوره‌ی کارشناسی ارشد در رشته‌ی مهندسی برق (میدان)

 

تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و بهره گیری از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات (PSO)

استاد راهنما

دکترفرزاد مهاجری

 

بهمن ماه 1391

 

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

 

تحلیل، شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده یا رولایه متامتریال و بهره گیری از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات (PSO)

 

 

 

آنتن های میکرواستریپ به دلیل ویژگی منحصر به فردی مانند هزینه ساخت مناسب و وزن کم دارند، به ویژه در سیستم های بی سیم بسیار مورد بهره گیری قرار می گیرد. یکی از معایب این آنتن بهره نامناسب آن می باشد. کوشش های بسیاری جهت افزایش بهره این آنتن صورت گرفته می باشد، یکی از این موارد، بهره گیری از ساختار فرامواد به عنوان رولایه[1] آنتن می باشد. فرامواد[2] دارای ساختاری متشکل از اشکال هندسی هستند که ابعاد هر سلول واحد آن از طول موج فضای آزاد بسیار کوچک تر می باشد. این مواد در بازه فرکانسی خاصی دارای ضریب شکست و گذردهی الکتریکی و نفوذ پذیری مغناطیسی منفی هستند. این امر سبب می گردد که امواج برخوردی به ساختار فراماده به صورت بازگشتی منتشر گردد. جهت استخراج این پارامترها روش های مختلف مورد مطالعه قرار می گیرند و روش NRW [3] به دلیل این که پاسخ مناسبی ارائه می دهد، بهره گیری می گردد. در این پروژه چهار سلول فراماده جدید معرفی می شوند. جهت بهبود عملکرد ساختار فراماده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات[4] بهره گیری می گردد. این الگوریتم از رفتار طبیعی موجودات الهام می گیرد. در این روش بهینه سازی ذرات در جستجوی بهترین مکان که بیشترین تطبیق را با تابع شایستگی دارد، هستند. در این پایان نامه، کمینه مقدار توان تلفات بازگشتی به عنوان تابع شایستگی تعریف می گردد. این الگوریتم از دو نرم افزار مطلب و HFSS به گونه همزمان بهره گیری می نماید. این دو نرم افزار از طریق لینک API و زبان واسط VBS به یکدیگر متصل شده و الگوریتم بهینه سازی اجرا می گردد. شرایط مرزی متفاوتی برای این الگوریتم تعریف می گردد، در این پایان نامه جهت افزایش بازده الگوریتم بهینه سازی از دیواره های غیر قابل تشخیص بهره گیری شده می باشد. دامنه حرکت ذرات و سرعت آن ها با در نظر داشتن ساختار آنتن تعیین می گردد. خروجی برنامه مطلب به عنوان نقطه بهینه برگزیده می گردد. سپس با در نظر داشتن فرکانس نوسان سلول واحد فراماده، ابعاد آنتن میکرواستریپ محاسبه می گردد. با در نظر داشتن اینکه تعیین محل دقیق تغذیه تأثیر بسیار مهمی در عملکرد آنتن اعمال می نماید، جهت تعیین مکان قرارگیری کابل هم محور از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات بهره گیری می گردد. در نهایت آنتن میکرواستریپ به همراه رولایه که از ساختارهای فرامواد معرفی شده، تشکیل شده می باشد در نرم افزار HFSS شبیه سازی می گردد. با در نظر داشتن ساختار سلول واحد و ابعاد رولایه، آرایه ای از سلول واحد بر روی آنتن قرار می گیرد. بهره آنتن به گونه قابل ملاحظه ای نسبت به آنتن بدون رولایه افزایش می یابد. به گونه میانگین افزایش dB 3 الی dB 4 نظاره می گردد. همچنین سمت گرایی آنتن بهبود می یابد و مقدار لوب عقبی نیز کاهش می یابد. این امر نشان میدهد بهره گیری از فراماده بهینه شده سبب بهبود عملکرد آنتن میکرواستریپ می گردد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

 

عنوان ..  صفحه

 

فصل اول : مقدمه

1-1-آنتن ميکرو استريپ.. 2

1-1-1-موج بر روی آنتن ميکرو استريپ.. 3

-2-1-1 امواج سطحی. 3

-3-1-1امواج نامتراکم. 5

-4-1-1امواج هدايت شونده. 5

1-1-5- مشخصات آنتن ميکرو استريپ.. 6

-2-1فرامواد. 6

1-2-1- مواد ENG.. 10

1-2-2- مواد MNG.. 11

1-2-3- موادDNG.. 13

1-2-4- کاربرد فرامواد.. 16

1-3- الگوريتم بهينه سازی تجمع ذرات.. 17

1-4-اهداف پروژه.. 21

 

 

فصل دوم : مباحث کلی آنتن میکرواستریپ

2-1- مقدمه.. 23

2-2- مزايا و معايب.. 25

2-3- روش های تغذيه.. 26

2-3-1- تغذيه به روش خط ميکرو استريپ.. 26

2-3-2- کابل هم محور.. 27

2-3-3-   تغذيه به روش تزويج روزنه ای.. 28

2-3-4- تغذيه به روش تزويج الکترو مغناطيسی.. 29

2-4- روش های تحليل آنتن ميکرو استريپ.. 30

2-4-1- مدل خط انتقال.. 31

2-4-2- مدل حفره تشديد.. 34

2-5- الگوی تشعشعی.. 37

2-6- بازده تشعشعی.. 39

2-7- پهنای باند. 41

2-8- امپدانس ورودی.. 42

 

فصل سوم : مباحث کلی فرامواد

3-1- مقدمه.. 45

3-2- انتشار امواج در مواد چپ گرد.. 46

3- 3- چگالی انرژی و سرعت گروه.. 48

3-4- ضريب شکست.. 50

3-5- خواص ديگر فرامواد.. 51

3-5-1- اثر داپلر معکوس.. 51

3-5-2- تشعشع چرنکوف بازگشتی.. 52

3-6- ضرايب انتقال و انعکاس.. 54

3-6-1- محاسبه ضرايب انتقال و انعکاس در وجه مشترک   54

3-6-2- محاسبه ضرايب انتقال و انعکاس تيغه فرامواد   56

3-7- کاربرد فرامواد در آنتن.. 57

3-7-1- بهره گیری از فرامواد به عنوان رولايه آنتن ميکرو استريپ.. 58

 

فصل چهارم : مباحث کلی استخراج پارامترهای محیطی فرامواد

4-1- مقدمه.. 66

4-2- روش Smith. 66

4-3- روش Ziolkowski 69

4-4- روش Nicolson Ross Weir. 71

4-5- کاربرد روش های استخراج پارامترهای محيطی.. 73

4-5-1 سيم باريک.. 73

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

4-5-2- SRR.. 75

4-5-3 ترکيب سيم باريک و SRR.. 77

 

فصل پنجم : مباحث کلی الگوريتم بهينه سازی تجمع ذرات

5-1- مقدمه.. 83

5-2- ساختار الگوريتم تجمع ذرات.. 84

5-3- تعيين پارامترهای الگوريتم بهينه سازی تجمع ذرات   90

5-4- شرايط مرزی.. 96

5-5- کاربرد.. 99

 

فصل ششم : مدل‌سازی

6-1- مقدمه.. 103

6-2- ساختار فراماده اول.. 105

6-3- ساختار فراماده دوم.. 109

6-4- ساختار فراماده سوم.. 114

6-5- ساختار فراماده چهارم.. 118

 

فصل هفتم : نتایج

7-1- مقدمه.. 124

7-2- طراحی آنتن ميکرواستريپ با بهره گیری از ساختار فراماده اول   125

7-3- طراحی آنتن ميکرواستريپ با بهره گیری از ساختار فراماده دوم   129

7-4- طراحی آنتن ميکرواستريپ با بهره گیری از ساختار فراماده سوم   133

7-5- طراحی آنتن ميکرواستريپ با بهره گیری از ساختار فراماده چهارم.. 137

7-6- ساخت آنتن ميکرواستريپ با بهره گیری از ساختار فراماده اول   141

 

فصل هشتم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات

8-1- نتايج.. 146

8-2- پيشنهادات.. 147

 

مراجع.. 148

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

 

عنوان ..  صفحه

جدول 5-1: تعریف پارامترهای الگوریتم تجمع بهینه سازی ذرات   84

جدول 7-1: ابعاد آنتن میکرواستریپ بر اساس فرکانس نوسان ساختار فراماده اول.. 126

جدول 7-2: ابعاد آنتن میکرواستریپ بر اساس فرکانس نوسان ساختار فراماده دوم.. 130

جدول 7-3: ابعاد آنتن میکرواستریپ بر اساس فرکانس نوسان ساختار فراماده سوم.. 134

جدول 7-4: ابعاد آنتن میکرواستریپ بر اساس فرکانس نوسان ساختار فراماده چهارم.. 138

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل‌ها

 

عنوان ..  صفحه

 

شکل 1-1: دوقطبی در نظر گرفته شده بر روی آنتن میکرو استریپ (Garg et al., 2000) 3

شکل1-2 : امواج سطحیGarg et al , 2000)). 4

شکل 1-3 : امواج نامتراکم Garg et al , 2000)). 5

شکل 1-4 : انتشار امواج در محیط راست گرد( Veselago ,1968) 7

شکل 1-5 : انتشار امواج در محیط چپ گرد( Veselago ,1968) 8

شکل 1-6 : اولین آرایه SRR ساخته شده در سال 1998(Smith et al., 2000) 9

الکتریکی منفی( .(Pendry et al., 1998. 10

شکل 1-8 : ساختار سلول واحد با خاصیت ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی                     منفی Limaye, 2006)).. 12

شکل 1-9 : نمودار ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی برحسب فرکانس ( .(Limaye, 2006. 13

شکل 1-10 : سلول واحد محیط DNGالف)ساختار یک بعدی                                        ب) ساختار دو بعدی(Limaye, 2006) 15

شکل 1-11 : مدل خط انتقال( .(Caloz et al., 2005. 16

شکل 1-12 : شمای عملیاتی الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات   20

 

شکل 2-1 : ساختار کلی آنتن میکرو استریپ با پچ مستطیلی( .(Balanis,1997  24

شکل 2-2 : اشکال رایج پچ آنتن میکرواستریپ( .(Garg et al., 2001. 24

شکل 2-3 : تغذیه به روش خط میکرو استریپ( .(Garg et al., 2001. 27

شکل 2-4 : تغذیه به روش کابل هم محور ( .(Garg et al., 2001. 28

شکل 2-5 : تغذیه به روش تزویج روزنه ای( .(Garg et al., 2001. 29

شکل 2-6 : تغذیه به روش تزویج الکترومغناطیسی( .(Garg et al., 2001. 30

شکل 2-7 : خط میکرو استریپ( .(Garg et al., 2001. 32

شکل 2- 8 : خطوط میدان الکتریکی( .(Garg et al., 2001. 32

شکل 2-9 : آنتن پچ میکرو استریپ ( .(Balanis, 1997. 33

شکل 2-10 : توزیع بار و ایجاد چگالی جریان در پچ میکرو استریپ .(Lo et al., 1979) 35

شکل 2-11 : جریان الکتریکی مد (0و1) .(Gardiol, 1995) 38

شکل 2-12 : جریان مغناطیسی مد (0و1) .(Gardiol, 1995) 38

شکل 2-13 : مدار معادل آنتن پچ میکرو استریپ.(Jackson et al., 1997) 43

 

شکل 3-1 : طبقه بندی مواد بر اساس ضریب گذردهی الکتریکی و نفوذ پذیری مغناطیسی.(Engheta et al., 2006) 45

شکل 3-2 : جهت بردار های ، ، و در محیط

راست گرد .(Shamonina et al., 2002) 47

شکل 3-3 : جهت بردار های ، ، و در محیط

چپ گرد .(Shamonina et al., 2002) 47

شکل 3-4 : نمایش شکست موج در محیط چپ گرد.(Marques et al., 2007) 51

شکل 3-5 : تشعشع چرنکوف در محیط راست گرد.(Marques et al., 2007) 53

شکل 3-6 : تشعشع چرنکوف در محیط چپ گرد.(Marques et al., 2007) 53

شکل3-7 : میدان در نزدیکی سطح محیط راست                                                        گرد و چپ گرد(Engheta et al., 2006)… 55

شکل3-8 : بهره گیری از فرامواد به عنوان رولایه آنتن                          میکرواستریپ(Chainmool et al., 2009)… 60

شکل3-9 : بهره آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از                                                          رولایه و مقایسه آن با بهره آنتن بدون رولایه(Chainmool et al., 2009).   61

شکل 3-10 : سلول واحد فرامواد(Majid et al., 2009)… 61

شکل 3-11 : بهره آنتن میکرو استریپ در صفحه E (Majid et al., 2009).   62

شکل 3-12 : بهره آنتن میکرو استریپ در صفحه H (Majid et al., 2009).   62

شکل 3-13 : سلول واحد فرامواد(Chainmool et al., 2010)… 63

شکل 3-14 : ساختار آنتن به همراه فرامواد به رولایه(Chainmool et al., 2010).   63

شکل 3-15 : بهره آنتن میکرو استریپ به همراه رولایه                                         فرامواد(Chainmool et al., 2010)… 64

 

شکل 4-1 : نمودار قسمت حقیقی ضریب شکست سیم باریک بر حسب فرکانس با بهره گیری از روش Smith . (Wakatsuchi, 2011) 74

شکل 4-2 : نمودار قسمت حقیقی ضریب شکست سیم باریک بر حسب فرکانس با بهره گیری از روش Ziolkowski . (Wakatsuchi, 2011) 74

شکل 4-3 : نمودار قسمت حقیقی امپدانس موجSRR بر حسب فرکانس با بهره گیری از روش Smith . (Wakatsuchi, 2011) 75

شکل 4-4 : نمودار قسمت حقیقی امپدانس موج SRRبر حسب فرکانس با بهره گیری از روش Ziolkowski . (Wakatsuchi, 2011) 76

شکل 4-5 : نمودار قسمت حقیقی ضریب شکستSRR بر حسب فرکانس با بهره گیری از روش Smith . (Wakatsuchi, 2011) 75

شکل 4- 6 : نمودار قسمت حقیقی ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی SRR بر حسب فرکانس با بهره گیری از روش Ziolkowski . (Wakatsuchi, 2011) 77

شکل 4-7 : نمودار قسمت حقیقی ضریب شکست فراماده بر حسب فرکانس با بهره گیری از روش Smith . (Wakatsuchi, 2011) 78

شکل 4-8 : نمودار قسمت حقیقی ضریب شکست فراماده بر حسب فرکانس با بهره گیری از روش Ziolkowski . (Wakatsuchi, 2011) 79

شکل 4-9 : نمودار قسمت حقیقی ضریب گذردهی الکتریکی فراماده بر حسب فرکانس با بهره گیری از روش Ziolkowski . (Wakatsuchi, 2011) 79

شکل 4-10 : نمودار قسمت حقیقی ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی فراماده بر حسب فرکانس با بهره گیری از روش Ziolkowski . (Wakatsuchi, 2011) 80

شکل 4-11 : نمودار قسمت حقیقی ضریب شکست فراماده بر حسب فرکانس با بهره گیری از روشNRW . (Wakatsuchi, 2011) 80

شکل 4-12 : نمودار قسمت حقیقی ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی فراماده بر حسب فرکانس با بهره گیری از روشNRW . (Wakatsuchi, 2011) 81

شکل 4-13 : نمودار قسمت حقیقی ضریب گذردهی الکتریکی فراماده بر حسب فرکانس با بهره گیری از روش NRW . (Wakatsuchi, 2011) 81

 

شکل 5-1 : نمای کلی از حرکت ذرات بر اساس بهترین مکان ذره و گروه در فضای دو بعدی (Robinson et al., 2002) 89

شکل 5-2 : تابع sinc در فضای دو بعدی (Robinson et al., 2004) .   90

شکل 5-3 : مکان و جهت سرعت ذرات در تکرار اول جهت یافتن بیشینه تابع sinc در فضای دو بعدی (Robinson et al., 2004)… 91

شکل 5-4 : مکان و جهت سرعت ذرات در تکرار دویست جهت یافتن بیشینه تابع sinc در فضای دو بعدی (Robinson et al., 2004) … 91

شکل 5-5 : نمودار شایستگی بر حسب تکرار ساختار بهینه سازی تجمع ذرات جهت یافتن بیشینه تابع sinc در فضای دو بعدی با وزن اینرسی 9/0. (Robinson et al., 2004) 93

شکل 5-6 : نمودار شایستگی بر حسب تکرار ساختار بهینه سازی تجمع ذرات جهت یافتن بیشینه تابع sinc در فضای دو بعدی با وزن اینرسی 4/0. (Robinson et al., 2004) 94

شکل 5-7 : نمودارمکان ذرات بر حسب تکرار ساختار بهینه سازی تجمع ذرات جهت یافتن بیشینه تابع sinc در فضای دو بعدی با تغییر خطی وزن اینرسی دربازه9/0-4/0 (Robinson et al., 2004) 94

شکل 5-8 : نمودار شایستگی بر حسب تکرار ساختار بهینه سازی جهت یافتن بیشینه تابع sinc در فضای دو بعدی با تغییر خطی وزن اینرسی دربازه9/0-4/0                 (Robinson et al., 2004) 95

شکل 5-9 : شرط مرزی دیواره های جاذب در فضای دو بعدی. (Robinson et al., 2004) 98

شکل 5-10 : شرط مرزی دیواره های انعکاسی در فضای دو بعدی                               (Robinson et al., 2004) 98

شکل 5-11شرط مرزی دیواره های غیر قابل تشخیص در فضای دو بعدی              . (Robinson et al., 2004) 98

شکل 5-12 : بهینه سازی پارامترهای آنتن.. 105

 

شکل 6-1 : ساختار سلول واحد فراماده اول.. 105

شکل 6-2 : نمودار اندازه ساختار فراماده اول با فاصله هوایی 3/0میلی متر بر حسب فرکانس.. 106

شکل 6-3 : نمودار اندازه ساختار فراماده اول با فاصله هوایی اولیه و مقدار بدست      آمده از الگوریتم بهینه سازی بر حسب فرکانس.. 107

شکل 6-4 : نمودار ضریب شکست ساختار فراماده اول بهینه شده بر حسب فرکانس.. 108

شکل 6-5 : نمودار ضریب نفوذپذیری مغناطیسی ساختار فراماده اول بهینه شده بر حسب فرکانس.. 108

شکل 6-6 : نمودار ضریب گذردهی الکتریکی ساختار فراماده اول بهینه شده بر حسب فرکانس.. 109

شکل 6-7 : ساختار سلول واحد فراماده دوم.. 110

شکل 6-8 : نمودار اندازه ساختار فراماده دوم با فاصله هوایی 3/0میلی متر بر حسب فرکانس.. 111

شکل 6-9 : نمودار اندازه ساختار فراماده دوم با فاصله هوایی اولیه و مقدار بدست        آمده از الگوریتم بهینه سازی بر حسب فرکانس.. 111

شکل 6-10 : نمودار ضریب شکست ساختار فراماده دوم بهینه شده بر حسب فرکانس.. 112

شکل 6-11 : نمودار ضریب گذردهی الکتریکی ساختار فراماده دوم بهینه شده بر حسب فرکانس.. 112

شکل 6-12 : نمودار ضریب نفوذپذیری مغناطیسی ساختار فراماده دوم بهینه شده بر حسب فرکانس.. 113

شکل 6-13 : ساختار سلول واحد فراماده سوم.. 115

شکل 6-14 : نمودار اندازه ساختار فراماده سوم با فاصله هوایی 2/0میلی متر بر حسب فرکانس.. 115

شکل 6-15 : نمودار اندازه ساختار فراماده سوم با فاصله هوایی اولیه و مقدار بدست آمده از الگوریتم بهینه سازی بر حسب فرکانس   116

شکل 6-16 : نمودار ضریب شکست ساختار فراماده سوم بهینه شده بر حسب فرکانس.. 116

شکل 6-17 : نمودار ضریب گذردهی الکتریکی ساختار فراماده سوم بهینه شده بر حسب فرکانس.. 117

شکل 6-18 : نمودار ضریب نفوذپذیری مغناطیسی ساختار فراماده سوم بهینه شده بر حسب فرکانس.. 117

شکل 6-19 : ساختار سلول واحد فراماده چهارم.. 119

شکل 6-21 : نمودار اندازه ساختار فراماده چهارم با فاصله هوایی اولیه و مقدار بدست آمده از الگوریتم بهینه سازی بر حسب فرکانس   120

شکل 6-22 : نمودار ضریب شکست ساختار فراماده چهارم بهینه شده بر حسب فرکانس.. 120

شکل 6-23 : نمودار ضریب گذردهی الکتریکی ساختار فراماده چهارم بهینه شده بر حسب فرکانس.. 121

شکل 6-24 : نمودار ضریب نفوذپذیری مغناطیسی ساختار فراماده چهارم بهینه شده بر حسب فرکانس.. 121

 

شکل7-1 : آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از رولایه فراماده اول   127

شکل7-2 : بهره آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از رولایه فراماده اول   127

شکل7-3 : بهره آنتن میکرواستریپ بدون بهره گیری از رولایه فراماده   128

شکل7-4 : سمت گرایی آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از رولایه فراماده اول.. 128

شکل7-5 : سمت گرایی آنتن میکرواستریپ بدون بهره گیری از رولایه فراماده   129

شکل7-6 : آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از رولایه فراماده دوم   131

شکل7-8 : بهره آنتن میکرواستریپ بدون بهره گیری از رولایه فراماده   132

شکل7-9 : سمت گرایی آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از رولایه فراماده دوم.. 132

شکل7-10 سمت گرایی آنتن میکرواستریپ بدون بهره گیری از رولایه فراماده   133

شکل7-11 : آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از رولایه فراماده سوم   135

شکل7-12 : بهره آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از رولایه فراماده سوم   135

شکل7-13 : بهره آنتن میکرواستریپ بدون بهره گیری از رولایه فراماده   136

شکل7-14 : سمت گرایی آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از رولایه فراماده سوم.. 136

شکل7-15 : سمت گرایی آنتن میکرواستریپ بدون بهره گیری از رولایه فراماده.. 137

شکل7-16 : آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از رولایه فراماده چهارم   139

شکل7-17 : بهره آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از رولایه فراماده چهارم   139

شکل7-18 : بهره آنتن میکرواستریپ بدون بهره گیری از رولایه فراماده   140

شکل7-19 سمت گرایی آنتن میکرواستریپ با بهره گیری از رولایه فراماده چهارم.. 140

شکل7-20 : سمت گرایی آنتن میکرواستریپ بدون بهره گیری از رولایه فراماده.. 141

شکل7-21 : نمای فوقانی آنتن میکرواستریپ ساخته شده با بهره گیری از رولایه فراماده اول.. 142

شکل7-22 : نمای جانبی آنتن میکرواستریپ ساخته شده با بهره گیری از رولایه فراماده اول.. 143

شکل7-23 : مقایسه بهره آنتن میکرواستریپ شبیه سازی و ساخته شده با بهره گیری از رولایه فراماده اول.. 143

شکل7-24 : مقایسه الگوی تشعشی آنتن میکرواستریپ شبیه سازی و ساخته شده با بهره گیری از رولایه فراماده اول الف) H-plane ب) E-plane  144

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 


مقدمه

1-1-   آنتن ميکرو استريپ

 

ارتباط اولیه بشر از طریق ایجاد صدا بوده می باشد. با میل به کمی ارتباطات گسترده تجهیزاتی مانند طبل و یا دود مورد بهره گیری قرار گرفت. کوشش برای ارتباط با نقاط دور همچنان ادامه پیدا نمود و در این زمینه بشر به دستاورد های بزرگی دست پیدا نمود یکی از اولین ساخته مهم بشر در بهره گیری از طیف الکترومغناطیسی رادیو بوده می باشد که آنتن تأثیر اساسی را در این زمینه جهت انتقال سیگنال اعمال می کند. با گسترش ارتباطات، نیاز روز افزون به ساخت آنتن با بهره و پهنای باند فرکانسی بالا ایجاد شده می باشد و امروزه کوشش بشر در جهت بهبود مشخصات تشعشی و کاهش اندازه آنتن می باشد.

یکی از آنتن هایی که بسیار مورد بهره گیری قرار می گیرد آنتن میکرواستریپ می باشد. ساختار کلی این آنتن به این شکل می باشد که یک پچ هادی و صفحه زمین توسط زیرلایه دی الکتریک از یکدیگر جدا شده اند. این ساختار تا انقلاب در کاهش اندازه و مجتمع سازی در مقیاس بزرگ مدارات الکترونیکی در 1970 مورد توجه قرار نگرفت. سپس Munson از این آنتن به عنوان آنتن با حجم کم بر روی راکت و موشک بهره گیری نمود و یک مفهوم عملی در جهت حل معضلات سیستم آنتن ارائه نمود. مدل های ریاضی متنوعی برای این آنتن در نظر گرفته گردید و کاربرد های آن در زمینه مختلف گسترش پیدا نمود. تعداد مقالاتی که در ده سال اخیر چاپ شده می باشد اهمیت این آنتن را نشان می دهد.

عموما ثابت دی الکتریک کم را برای تشعشع بهتر در نظر می گیرند. پچ که بر روی دی الکتریک قرار می گیرد می تواند شکل های متنوعی داشته باشد اما مستطیل و دایره بیشتر رواج دارد.مشکل سایر اشکال این می باشد که تحلیل آن ها سخت می باشد و محاسبات عددی بسیار سنگینی دارد. مشخصه آنتن میکرواستریپ طول، عرض، امپدانس ورودی، بهره و مشخصات تشعشی آن می باشد. پارامتر های مختلف و شیوه طراحی آن ها در فصل دوم به گونه کامل ارائه شده می باشد.

 

 

1-1-1-             موج بر روی آنتن ميکرو استريپ

 

مکانیسم انتقال و تشعشع در یک میکرواستریپ به این شکل می باشد که یک منبع جریان نقطه ای در قسمت فوقانی زیر لایه دی الکتریک که به زمین متصل شده می باشد مطابق شکل 1-1 در نظر می گیرند، با در نظر داشتن جهتی که موج منتشر می گردد رفتار منحصر به فردی نشان می دهد Pozar , 1995; Lee et al., 1997; Garg et al., 2000)).

شکل 1-1: دوقطبی در نظر گرفته شده بر روی آنتن میکرو استریپ (Garg et al., 2000)

-2-1-1 امواج سطحی

امواج سطحی که به سمت پایین حرکت می کنند زاویه ای بین و دارند،با این زاویه به صفحه زمین برخورد می کنند که باعث انعکاس موج شده وبه سمت بالا حرکت می کنند سپس به مرز دی الکتریک به هوا که دوباره ایجاد انعکاس می نماید، مواجه می شوند، این پروسه به کرات ادامه می یابد. این طریقه را انعکاس کلی می نامند. اندازه دامنه میدان در بعضی از زوایای برخوردی تقویت می گردد که این امر سبب تحریک مجموعه گسسته از مد های موج سطحی می شودPozar , 1995)).

همانطور که در شکل1-2 مشخص می باشد، میدان های باقیمانده در درون دی الکتریک محبوس می مانند و به صورت نمائی در سمت فوقانی سطح کاهش می یابند. بردارα جهت بیشترین میرایی را نشان می دهد.موج به صورت افقی در جهت β منتشر می گردد. با دو جهت α وβ که برهم عمود هستند، موج به صورت موج صفحه ای غیر یکنواخت خواهد بود.

امواج سطحی قسمتی از انرژی سیگنال را جذب می کنند که این امر سبب کاهش دامنه سیگنال و بازده آنتن می گردد.همچنین، این امواج کوپلینگ نادرست بین اجزا آنتن ومدارات مختلف ایجاد می نمایند این اثر عملکرد آنتن میکرو استریپ را به گونه محسوس کاهش می دهد.

در آرایه های پریودیک فازی اثر کوپلینگ امواج سطحی بسیار مضر می باشد و آرایه در بعضی از زوایای خاص نمی تواند ارسال یا دریافت کند، زیرا این امواج به مرز خارجی ساختار میکرو استریپ برخورد می نمایند و توسط لبه ها انعکاس و انکسار می یابند.امواج انکساری تشعشع اضافی ایجاد می نمایند که باعث ایجاد تشعشع جانبی[5] و افزایش سطح قطبی شدگی جانبی[6] می گردد.امواج سطحی برای آنتن و مدارات بسیار مضر هستند و تا حد امکان بایستی کاهش یابند.

 

[1] Superstrate

[2] Metamaterial

[3] Nicolson Ross Weir

[4]Particle Swarm Optimization

[5] Side Lobe

[6] Cross Polarization

***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه :204