تماس و مشورت با مدرس دوره : 09153516772

چکیده:

این پژوهش به مطالعه آنتن های میکرواستریپ تغییرپذیر اختصاص دارد. پس از مروری بر کارهای قبل، ساختار هایی طراحی، شبیه سازی و بررسی می شوند. دو ساختار فشرده نهایی با قطبش دایروی به عنوان نتایج این پژوهش ارائه خواهند شد. این آنتن ها امکان تغییرپذیری را هم در فرکانس و هم در قطبش فراهم می کنند. یعنی با ایجاد تغییر کوچکی در ساختار فیزیکی آنتن ها، فرکانس تشدید و نوع قطبش تغییر می کند. در طراحی این آنتن ها، جنبه های فشرده سازی و افزایش پهنای باند آنتن های میکرواستریپ مورد نظر بوده است. این ساختارها از آنتن میکرواستریپ مربعی که برای داشتن قطبش دایروی، گوشه های آن بریده شده اند و شکاف هایی روی قطرهای پچ دارند، حاصل شده اند. در ساختار اول با استفاده از افزودن شکاف هایی بر روی آنتن، سعی در کوچک سازی آن شده است. تغییر فرکانس تشدید از طریق تغییر طول شکاف ها حاصل می شود و با جابجایی محل تغذیه بین محورهای x و y، قطبش بین دایروی راستگرد و چپگرد تغییر می کند. این آنتن در دو فرکانس 1920 و 2160 مگاهرتز به ترتیب با پهنای باندهای 1.61% و 1.91% تشدید می کند. ابعاد آنتن نسبت به ساختار مرجع خود 13% و نسبت به ساختار بدون شکافی که در همین محدوده فرکانسی تشدید می کند، 31% کاهش یافته است. در ساختار دوم برای افزایش پهنای باند آنتن ها از قرار دادن DGS در صفحه زمین استفاده می شود. ساختار حاصل در فرکانس های 1860 و 2145 مگاهرتز با پهنای باندهای 2% و 2.5% تشدید می کند. در این ساختار علاوه بر اینکه پهنای باند بهبود یافته است، فشرده سازی 17% نسبت به مرجع و 34% نسبت به آنتن بدون شکاف با همین محدوده فرکانسی حاصل شده است. نهایتا نمونه هایی از این آنتن ها ساخته می شود. خواهیم دید که در ساختارهای ارائه شده، نتایج حاصل از اندازه گیری و شبیه سازی با تقریب خوبی مطابقت دارند. در کل انعطاف پذیری این آنتن ها برای رسیدن به انتخاب فرکانسی و قطبش، کاربردهای مختلفی در مخابرات و الکترونیک را نتیجه میدهد.

فهرست:

فصل 1- مقدمه 1
1-1- کلیات 1
1-2- ساختار پایان نامه 3
فصل 2- مروری بر آنتن های میکرواستریپ 6
2-1- روش‌های تغذیه 8
2-1-1- تغذیه با خطوط میکرواستریپ 8
2-1-2- تغذیه با پروب کواکسیال 8
2-1-3- تزویج مجاورتی 9
2-1-4- تزویج روزنه ای 9
2-2- آنتن های میکرواستریپ کوچک شده 10
2-3- روش های افزایش پهنای باند آنتن های میکرواستریپ 14
2-4- قطبش دایروی 17
2-4-1- آنتن با شکاف U شکل 24
2-4-2- آنتن میکرواستریپ حلقه ای 25
2-4-3- به دست آوردن قطبش دایروی با استفاده از دو پورت تغذیه 26
2-5- جمع بندی 27
فصل 3- آنتن های تغییرپذیر 28
3-1- آنتن های با فرکانس تغییرپذیر 30
3-1-1- آنتن طراحی شده با شبکه سیمی 30
3-1-2- آنتن با شکاف S 31
3-1-3- ساختار دو بانده حاصل از بار شدن یک خازن 33
3-1-4- آنتن شکاف شش گوشه دارای بازوهای تغییرپذیر 34
3-1-5- حلقه چهارگوش تغییرپذیر 36
3-1-6- آنتن میکرواستریپ دولایه 37
3-2- آنتن های با پترن تغییرپذیر 38
3-2-1- شبکه سیمی با پترن تغییرپذیر 38
3-3- آنتن های با قطبش تغییرپذیر 40
3-3-1- آنتن شکاف متقاطع 40
3-3-2- آنتن میکرواستریپ دایره ای با شکاف متقاطع 41
3-3-3- آنتن میکرواستریپ تغییرپذیر با دو شیار 42
3-3-4- آنتن پچ مربعی با شکاف های افقی و عمودی 43
3-4- آنتن های با چند پارامتر تغییرپذیر 44
3-4-1- آنتن شکاف حلقه ای تغییرپذیر ( فرکانس و پترن تغییرپذیر ) 44
3-4-2- آنتن تک تغذیه دایره ای ( قطبش و فرکانس تغییرپذیر ) 46
3-4-3- آنتن میکرواستریپ با شکاف قابل سوئیچ (فرکانس و قطبش تغییرپذیر ) 47
3-4-4- آنتن با شکاف U شکل ( فرکانس و قطبش تغییرپذیر ) 47
3-5- نمونه هایی از کاربرد آنتن های تغییرپذیر 48
3-5-1- آنتن تغییرپذیر در کامپیوترهای لپ تاپ 48
3-5-2- آنتن تغییرپذیر در سیستم های بی سیم 50
3-6- جمع بندی 51
فصل 4- ساختار های پیشنهادی 52
4-1- معرفی ساختار آنتن پایه 53
4-2- شبیه سازی با نرم افزار HFSS 55
4-3- شبیه سازی با زیرلایه جدید 59
4-4- اضافه کردن شیار ها به ساختار 64
4-5- اضافه کردن شکاف متقاطع 72
4-6- تغییر قطبش در آنتن 79
4-7- افزایش پهنای باند آنتن دوبانده 83
4-8- جمع بندی 88
فصل 5- پیاده سازی و بررسی نتایج 89
5-1- فراهم نمودن تغییر باند فرکانسی 90
5-2- ساخت آنتن های طراحی شده 91
5-3- جمع بندی 92
فصل 6- جمع بندی و پیشنهاداتی برای آینده 97
6-1- جمع‌بندی 97
6-2- پیشنهاداتی برای آینده 99
منابع 101
پیوست 1015

مقدمه

آنتن هاي تغيير پذير از مباحث نوين در زمينه طراحي آنتن مي باشد. جذابيت اين آنتن ها نسبت به آنتن هاي تجاري ديگر از آنروست كه درجه بالايي از تغيير پذيري را در عملكرد و مشخصات خود نشان مي دهند.

اين آنتن ها قادرند تا باند فركانسي يا الگوي تشعشعي يا قطبش خود را بنا به نياز كاربر تغيير دهند. استفاده از تنها يك آنتن تغييرپذير به جاي چندين آنتن براي ارسال و دريافت سرويس هاي مختلف در كاهش حجم و وزن سيستم هاي مخابراتي بسيار حائز اهميت است.

در اغلب سيستم هاي مخابراتي و رادار چندين آنتن با كاركردهاي متفاوت مورد نياز است. اين آنتن ها سبب افزايش وزن و هزينه سيستم مي شوند. به علاوه تداخل الكترومغناطيسي بين آنها وجود خواهد داشت كه به طور جدي روي عملكرد اثر خواهد گذاشت.

استفاده از حداقل تعداد آنتن ها براي رسيدن به كارآيي مورد نظر سبب كاهش وزن، هزينه و سطح مقطع راداري شده و بازده تطابق الكترومغناطيسي مناسب را ايجاد مي كند .

مفهوم آنتن تغيير پذيربا اين هدف و براي رسيدن به حالت هاي مختلف و داشتن كاركردهاي متفاوت به ميان آمد. اين آنتن ها نوع جديدي از آنتن ها هستند كه بر خلاف آنتن كلاسيك كه داراي شكل و قابليت ثابتي است، مي توانند يك سيستم متغير با زمان باشند. پيشرفت هاي اخير صنعت مايكروويو و RFدر زمينه طراحي و ساخت سوئيچ هاي فشرده و با قابليت بالا، امكان پياده سازي اين آنتن ها را به نحو بهتر فراهم كرده است .
مي توان گفت كه آنتن هاي تغيير پذير داراي دسته اي از عنصر هاي تغييرپذير هستند، كه از طريق يك عنصر متغير مانند سوئيچ كنترل مي شوند .اين قابليت تغيير الكترونيكي معمولا با
استفاده از عنصر هايي مثل سوئيچ، خازن هاي متغير و شيفت دهنده هاي فاز، تغذيه چندپورته يا مواد فريت در ساختار آنتن حاصل مي شود

 به اين ترتيب با توجه به اهميت و كاربردهايي كه براي آنتن هاي تغييرپذير شناختيم، اين پژوهش را به اين نوع آنتن ها اختصاص مي دهيم. از بين آنتن هاي تغييرپذير، آنتن هاي ميكرواستريپ به خاطر مزايايي كه در مقايسه با آنتن هاي معمولي دارند بسيار مورد توجه قرار گرفته اند. از جمله مزاياي اين آنتن ها وزن سبك، حجم كم، توليد آسان بدليل تكنولوژي مدار چاپي و قيمت تمام شده ارزان مي باشد.

اين آنتن ها به آساني با مدارات مجتمع مايكروويوي ادغام مي شوند و شبكه تغذيه و تطبيق در ساختار يكپارچه اي با آنتن قرار مي گيرند. استفاده از آنتن هاي مايكرواستريپي به عنوان
آنتن هاي ايستگاه پايه مي تواند علاوه بر تامين مشخصات و استانداردهاي لازم در كاهش فضاي اشغالي و هزينه توليد مؤثر باشد. به اين ترتيب مطالعات و بررسي هاي خود را در زمينه آنتن هاي ميكرواستريپ تغيير پذير محدود مي كنيم.

گروه زيادي از استانداردهاي مختلف در تلفن همراه و بقيه دستگاه هاي فرستنده گيرنده شخصي به آنتن هاي چندبانده و آنتن هاي هوشمند با ويژگي هاي تغيير پذير نياز دارند. آنتن هاي دوبانده در بسياري از كاربردهاي مخابرات بي سيم به كار ميروند، كه در دو باند فركانسي مختلف براي دريافت و ارسال سيگنال كار ميكنند. ضمنا نياز به ظرفيت بالاتر در سيستم هاي مخابرات بي سيم، منجر به گسترش آنتن هاي با قطبش دو تايي شده است.
ما در اين پژوهش ابتدا به مطالعه ساختارهاي متنوعي از آنتن هاي ميكرواستريپ تغييرپذير مي پردازيم. سپس سعي داريم ساختار آنتني ارائه كنيم كه در دو باند فركانسي تشديد داشته باشد.
همچنين بتواند با دو قطبش متفاوت تشعشع كند. يعني خاصيت تغييرپذيري را هم در قطبش و هم در فركانس فراهم مي كند. در طراحي اين آنتن جنبه هاي فشرده سازي و افزايش پهناي باند، از اهميت خاصي برخوردار خواهد بود
.

جمع بندی

هدف از اين پژوهش، ارائه ساختارهايي با قابليت تغييرپذيري بود. چنان كه گفتيم كار خود را به ساختارهاي ميكرواستريپ تغييرپذير محدود كرديم. به اين ترتيب با مطالعه آنتن هاي ميكرواستريپ آغاز كرديم. در اين مطالعه، روش هاي مختلف تغذيه، مسئله كوچك سازي و روش هاي متداول آن و همچنين روش هاي افزايش پهناي باند آنتن هاي ميكرواستريپ بررسي شد. علاوه بر آن به قطبش هاي مختلف آنتن و به طور خاص تر، قطبش دايروي پرداخته شد و ساختارهاي متنوعي از آنتن هاي با قطبش دايروي مطالعه شدند.

سپس به ساختارهاي تغييرپذير رسيديم. پس از عنوان تاريخچه و لزوم استفاده از اين آنتن ها در سيستم هاي مخابراتي، انواع آنتن هاي تغييرپذير را در قالب گروه هايي بررسي كرديم. ساختارهاي گوناگوني با پارامترهاي تغييرپذير مختلف از قبيل فركانس، قطبش و پترن تشعشعي مطالعه شدند. نحوه ايجاد خاصيت تغييرپذيري اين آنتن ها نيز بيان شد. در ادامه سعي در ارائه ساختارهاي جديد تغييرپذير با ويژگي هاي تشعشعي مطلوب داشتيم. در اين ساختارها، قابليت تغييرپذيري را هم در تغيير فركانس و هم در تغيير قطبش فراهم كرديم.

راه حل هاي براي فشرده سازي و افزايش پهناي باند اين آنتن ها نيز به كار برده شد. در نهايت دو ساختار به عنوان نتيجه كار ارائه شدند. چنان كه ديديم اين ساختارها از آنتن ميكرواستريپ مربعي كه براي داشتن قطبش دايروي، گوشه هاي آن بريده شده اند و شكاف هايي روي قطرهاي پچ دارند، حاصل شدند. در ساختار اول با استفاده از افزودن شكاف هايي بر روي آنتن، سعي در كوچك سازي آن شد.

تغيير فركانس تشديد از طريق تغيير طول شكاف ها حاصل مي شد و با جابجايي محل تغذيه بين محورهاي xو ،yقطبش بين دايروي راستگرد و چپگرد تغيير مي كرد. اين آنتن در دو فركانس 1920و 2160مگاهرتز به ترتيب با پهناي باندهاي 1.61و % %1.91تشديد مي كردو ابعاد اين آنتن نسبت به ساختار مرجع خود 13و % نسبت به ساختار بدون شكافي كه در همين محدوده فركانسي تشديد مي كند، %31كاهش داشته است.
در ساختار دوم براي افزايش پهناي باند آنتن ها از قرار دادن
DGSدر صفحه زمين استفاده ش . د ساختار حاصل در فركانس هاي 1860و 2145مگاهرتز با پهناي باندهاي 2و % %2.5تشديد مي كرد.در اين ساختار علاوه بر اينكه پهناي باند بهبود يافت، فشرده سازي %17نسبت به مرجع و %34 نسبت به آنتن بدون شكاف با همين محدوده فركانسي حاصل شد.


نهايتا نمونه هايي از اين آنتن ها ساخته مي شود. ديديم كه نتايج حاصل از اندازه گيري آنتن هاي ساخته شده و شبيه سازي ها با تقريب خوبي مطابقت داشتند

————————————————————————————————————————————–

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

رایگان – خرید

————————————————————————————————————————————–