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

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش برق-میدان

با عنوان :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 شود

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

 

تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده 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 استفاده 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 استفاده قرار می گیرد. یکی از معایب این آنتن بهره نامناسب آن است. تلاش های بسیاری جهت افزایش بهره این آنتن صورت گرفته است، یکی از این موارد، استفاده از ساختار فرامواد به عنوان رولایه[1] آنتن است. فرامواد[2] دارای ساختاری متشکل از اشکال هندسی هستند که ابعاد هر سلول واحد آن از طول موج فضای آزاد بسیار کوچک تر است. این مواد در بازه فرکانسی خاصی دارای ضریب شکست و گذردهی الکتریکی و نفوذ پذیری مغناطیسی منفی هستند. این امر سبب می شود که امواج برخوردی به ساختار فراماده به صورت بازگشتی منتشر شود. جهت استخراج این پارامترها روش های مختلف مورد بررسی قرار می گیرند و روش NRW [3] به دلیل این که پاسخ مناسبی ارائه می دهد، استفاده می شود. در این پروژه چهار سلول فراماده جدید معرفی می شوند. جهت بهبود عملکرد ساختار فراماده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات[4] استفاده می شود. 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 شود. این الگوریتم از دو نرم افزار مطلب و HFSS به طور همزمان استفاده می نماید. این دو نرم افزار از طریق لینک API و زبان واسط VBS به یکدیگر متصل شده و الگوریتم بهینه سازی اجرا می شود. شرایط مرزی متفاوتی برای این الگوریتم تعریف می شود، در این پایان نامه جهت افزایش بازده الگوریتم بهینه سازی از دیواره های غیر قابل تشخیص استفاده شده است. دامنه حرکت ذرات و سرعت آن ها با توجه به ساختار آنتن تعیین می شود. خروجی برنامه مطلب به عنوان نقطه بهینه برگزیده می شود. سپس با توجه به فرکانس نوسان سلول واحد فراماده، ابعاد آنتن میکرواستریپ محاسبه می شود. با توجه به اینکه تعیین محل دقیق تغذیه نقش بسیار مهمی در عملکرد آنتن ایفا می نماید، جهت تعیین مکان قرارگیری کابل هم محور از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات استفاده می شود. در نهایت آنتن میکرواستریپ به همراه رولایه که از ساختارهای فرامواد معرفی شده، تشکیل شده است در نرم افزار HFSS شبیه سازی می شود. با توجه به ساختار سلول واحد و ابعاد رولایه، آرایه ای از سلول واحد بر روی آنتن قرار می گیرد. بهره آنتن به طور قابل ملاحظه ای نسبت به آنتن بدون رولایه افزایش می یابد. به طور میانگین افزایش dB 3 الی dB 4 مشاهده می شود. همچنین سمت گرایی آنتن بهبود می یابد و مقدار لوب عقبی نیز کاهش می یابد. این امر نشان میدهد استفاده از فراماده بهینه شده سبب بهبود عملکرد آنتن میکرواستریپ می شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

 

عنوان ..  صفحه

 

فصل اول : مقدمه

1-1-آنتن میکرو استریپ.. 2

1-1-1-موج بر روی آنتن میکرو استریپ.. 3

-2-1-1 امواج سطحی. 3

-3-1-1امواج نامتراکم. 5

-4-1-1امواج هدایت شونده. 5

1-1-5- مشخصات آنتن میکرو استریپ.. 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- الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات.. 17

1-4-اهداف پروژه.. 21

 

 

فصل دوم : مباحث کلی آنتن میکرواستریپ

2-1- مقدمه.. 23

2-2- مزایا و معایب.. 25

2-3- روش های تغذیه.. 26

2-3-1- تغذیه به روش خط میکرو استریپ.. 26

2-3-2- کابل هم محور.. 27

2-3-3-   تغذیه به روش تزویج روزنه ای.. 28

2-3-4- تغذیه به روش تزویج الکترو مغناطیسی.. 29

2-4- روش های تحلیل آنتن میکرو استریپ.. 30

2-4-1- مدل خط انتقال.. 31

2-4-2- مدل حفره تشدید.. 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- ضریب شکست.. 50

3-5- خواص دیگر فرامواد.. 51

3-5-1- اثر داپلر معکوس.. 51

3-5-2- تشعشع چرنکوف بازگشتی.. 52

3-6- ضرایب انتقال و انعکاس.. 54

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

3-6-2- محاسبه ضرایب انتقال و انعکاس تیغه فرامواد   56

3-7- کاربرد فرامواد در آنتن.. 57

3-7-1- استفاده از فرامواد به عنوان رولایه آنتن میکرو استریپ.. 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 محیطی.. 73

4-5-1 سیم باریک.. 73

4-5-2- SRR.. 75

4-5-3 ترکیب سیم باریک و SRR.. 77

 

فصل پنجم : مباحث کلی الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات

5-1- مقدمه.. 83

5-2- ساختار الگوریتم تجمع ذرات.. 84

5-3- تعیین پارامترهای الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات   90

5-4- شرایط 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 میکرواستریپ با استفاده از ساختار فراماده اول   125

7-3- طراحی آنتن میکرواستریپ با استفاده از ساختار فراماده دوم   129

7-4- طراحی آنتن میکرواستریپ با استفاده از ساختار فراماده سوم   133

7-5- طراحی آنتن میکرواستریپ با استفاده از ساختار فراماده چهارم.. 137

7-6- ساخت آنتن میکرواستریپ با استفاده از ساختار فراماده اول   141

 

فصل هشتم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات

8-1- نتایج.. 146

8-2- پیشنهادات.. 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 : استفاده از فرامواد به عنوان رولایه آنتن                          میکرواستریپ(Chainmool et al., 2009)… 60

شکل3-9 : بهره آنتن میکرواستریپ با استفاده 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 استفاده از روش Smith . (Wakatsuchi, 2011) 74

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

شکل 4-13 : نمودار قسمت حقیقی ضریب گذردهی الکتریکی فراماده بر حسب فرکانس با استفاده 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 استفاده از رولایه فراماده اول   127

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 


مقدمه

1-1-   آنتن میکرو استریپ

 

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

یکی از آنتن هایی که بسیار مورد استفاده قرار می گیرد آنتن میکرواستریپ است. ساختار کلی این آنتن بدین صورت است 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 استفاده کرد و یک مفهوم عملی در جهت حل مشکلات سیستم آنتن ارائه کرد. مدل های ریاضی متنوعی برای این آنتن در نظر گرفته شد و کاربرد های آن در زمینه مختلف گسترش یافت. تعداد مقالاتی که در ده سال اخیر چاپ شده است 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 است که تحلیل آن ها سخت است و محاسبات عددی بسیار سنگینی دارد. مشخصه آنتن میکرواستریپ طول، عرض، امپدانس ورودی، بهره و مشخصات تشعشی آن است. پارامتر های مختلف و شیوه طراحی آن ها در فصل دوم به طور کامل ارائه شده است.

 

 

1-1-1-             موج بر روی آنتن میکرو استریپ

 

مکانیسم انتقال و تشعشع در یک میکرواستریپ بدین صورت است که یک منبع جریان نقطه ای در قسمت فوقانی زیر لایه دی الکتریک که به زمین متصل شده است مطابق شکل 1-1 در نظر می گیرند، با توجه به جهتی که موج منتشر می شود 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 مکررا ادامه می یابد. این روند را انعکاس کلی می نامند. اندازه دامنه میدان در بعضی از زوایای برخوردی تقویت می شود که این امر سبب تحریک مجموعه گسسته از مد های موج سطحی می شودPozar , 1995)).

همانطور که در شکل1-2 مشخص است، 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 شود. 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 شود.همچنین، این امواج کوپلینگ نادرست بین اجزا آنتن ومدارات مختلف ایجاد می نمایند این اثر عملکرد آنتن میکرو استریپ را به طور محسوس کاهش می دهد.

در آرایه های پریودیک فازی اثر کوپلینگ امواج سطحی بسیار مضر است 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 شود.امواج سطحی برای آنتن و مدارات بسیار مضر هستند و تا حد امکان باید کاهش یابند.

 

[1] Superstrate

[2] Metamaterial

[3] Nicolson Ross Weir

[4]Particle Swarm Optimization

[5] Side Lobe

[6] Cross Polarization

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

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

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

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

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

موجود است

تعداد صفحه :204

قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود به شما نشان داده می شود

و به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09124404335        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید