آنتن ریزنوار با اسلات بیضوی و تغذیه ی CPW با Tuning Stub چند حلقهای دایروی برای کاربردهای UWB – برق

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:193
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

آنتن ریزنوار با اسلات بیضوی و تغذیه ی CPW با Tuning Stub چند حلقهای دایروی برای کاربردهای UWB – برق

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

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

1 چكيده
2 مقدمه
3 فصل اول: مقدمهاي بر سيستمهاي UWB
4 1 -1- مقدمه
4 1 -2- تعريف UWB
7 1 -3- تكنولوژي UWB
12 1 -4- تاريخچه تكنولوژي UWB
13 1 -5- مزاياي سيستم UWB
13 1- 5-1- ديتا با سرعت بالا در شبكه هاي چند كاربره
13 1- 5-2- حاشيهي محو شوندگي بالا
14 1- 5-3- تفكيك پذيري فوقالعاده در كانالهاي چند مسيري
15 1- 5-4- سخت افزار سادهتر، كوچكتر و ارزانتر
16 1- 5-5- كاهش تداخل
17 1- 5-6- قابليت نفوذ در ديوارها و زمين
18 1 -6- معايب سيستمهاي UWB
18 1- 6-1- تعداد زياد مسيرهاي دريافتي
18 1- 6-2- پراكندگي زاويهي ورود
18 1- 6-3- زمان همزمان سازي طولاني
19 1 -7- كاربردهاي سيستمهاي UWB
19 1- 7-1- رادار
19 1- 7-2- مكان يابي
20 1- 7-3- مخابرات بي سيم

فصل دوم: معرفي آنتنهاي UWB………ا 21
2 -1- مقدمه……………………… 22
2 -2- تاريخچهي آنتنهاي UWB…ا………… 22
2 -3- بررسي خواص يك آنتن UWB…………..ا……. 23
2 -4- معرفي انواع آنتنهاي UWB…………………………ا…. 25
2- 4-1- آنتن كونيكال ……………………… 25
2- 4-2- آنتن هورن TEM ……………….ا 31
2- 4-3- آنتنهاي حلزوني …….. 33
2- 4-4- آنتنهاي چهار مربعي ………………….. 34
2- 4-5- آنتن حفره كواكسيال با پاشندگي كم …………. 37
2- 4-6- آنتن مونوپل قفسهاي و هليكس داراي sleeve ……….ا…. 38
2- 4-7- آ نتن ايمپالسي (IRA) ……..ا………….. 39
2- 4-8- آنتن ايمپاليسي چتري (CIRA) …………………ا.. 40
فصل سوم: مقدمهاي بر آنتنهاي ميكرواستريپ…………………….. 41
3 -1- مقدمه………………………………… 42
3 -2- تعريف آنتنهاي ريزنوار…………………………… 43
3 -3- انواع آنتنهاي ريزنوار……………………….. 43
3- 3-1- آ نتنهاي پچ ريزنوار ………………….. 44
3- 3-2- آنتنهاي دوقطبي ريزنوار …………………. 44
3- 3-3- آنتنهاي اسلات ريزنوار …………………….. 45
3- 3-4- آنتنهاي ريزنوار موج رونده ………………………….. 46
3 -4- مدلها و تكنيكهاي تغذيه………………………………. 47
3 4-1- تغذيه كواكسيال…………………. 48
3 4-2- تغذيه با خط ريزنوار………………………….. 50
ز
3- 4-3- تغذيه به روش تزويج مجاورتي ………………………… 51
3- 4-4- تغذيه به روش تزويج روزنهاي ……………………. 52
3- 4-5- تغذيه به روش موجبر همصفحه CPW ……ا….. 54
3 -5- روشها و مدلهاي تحليل آنتنهاي ريزنوار…………….. 56
3- 5-1- روش تجربي …………………. 56
3- 5-1-1- مدل خط انتقال …………………….. 57
3- 5-1-2- مدل حفره …………………………. 57
3- 5-2- مدلهاي نيمه تجربي ………………………….. 59
3- 5-3- روش تمام موج………………… 59
3 -6- بررسي عملكرد امواج سطحي در آنتن ريزنوار……………………. 60
3 -7- تعيين موقعيت نقطهي تغذيه در آنتن ريزنوار…………. 61
3 -8- امپدانس ورودي در آنتن ريزنوار…………………. 62
3 -9- تأثير زمين محدود در آنتن ريزنوار……………………. 63
3 -10- بررسي مزايا و معايب آنتن ريزنوار………………………….. 63
3- 10- 1- مزاياي آنتنهاي ريزنوار ……………. 63
3- 10- 2- معايب آنتنهاي ريزنوار …………………….. 63
3 -11- برخي از كاربردهاي مهم آنتن ريزنوار……………………….. 64
3 -12- پارامترهاي مؤثر در طراحي آنتن ريزنوار مستطيلي……………. 64
3- 12- 1- انتخاب زيرلايه ………………………. 65
3- 12- 2- پهنا و طول آنتن……………… 65
3- 12- 3- پهناي بيم ……………………………… 65
3- 12- 4- سمتگرائي و بهره………………………………. 66
3 12- 5- توان تشعشعي و مقاومت تشعشعي ………………. 67
3 12- 6- تلفات و ضريب كيفيت …………… 67
3- 12- 7- پهناي باند ……………………… 68
3- 12- 8- كارآيي تشعشعي…………………………. 69
3- 12- 9- محل تغذيهي آنتن…………………. 69
3- 12- 10- پلاريزاسيون……………………………….. 70
فصل چهارم: موجبر همصفحه متداول……………… 71
4 -1- مقدمه………………………………………….. 72
4 -2- مؤلفهها، مدارات و سيستم موجبر همصفحه……………………… 72
4- 2-1- مزاياي مدارات موجبر همصفحه……………… 72
4- 2-1-1- طراحي …………………………………. 72
4- 2-1-2- ساخت…………………… 73
4- 2-1-3- عملكرد ………………….. 73
4- 2-2- انواع موجبرهاي همصفحه……………………….. 74
4- 2-3- چند نمونه از كاربردهاي موجبرهاي همصفحه……………. 75
4 -3- موجبر همصفحه متداول (CCPW)…………………………ا. 76
4- 3-1- CCPW روي يك زيرلايهي ديالكتريك چندلايهاي……………. 76
4- 3-1-1- بيان تحليلي بر پايهي تكنيكهاي نگاشت ………………… 76
4- 3-1-2- موجبر همصفحه متداول روي يك زيرلايه با ضخامت محدود…… 80
4- 3-2- مولفههاي ميدان موجبر همصفحه……………… 83
فصل پنجم: معرفي آنتنهاي اسلات ريزنوار……………… 88
5 -1- مقدمه……………………………. 89
5 -1- معرفي……………………….. 90
5 -3- روشهاي تغذيهي آنتنهاي اسلات ريزنوار……………………….. 90
5 3-1- آنتنهاي اسلات تغذيه شده با خط ريزنوار……………. 91
5 3-2- آنتنهاي اسلات تغذيه شده با موجبر سطحي…………………… 93
5 -4- روشهاي پهن باند كردن آنتنهاي اسلات……………………. 94
5 -5- معرفي انواع آنتنهاي اسلات ريزنوار………………………… 94
5- 5-1- آنتنهاي اسلات ريزنوار مونوپل…………………….. 94
5- 5-1-1- آنتن اسلات ريزنوار مستقيم…………… 94
5- 5-1-2- آنتن اسلات ريزنوار L شكل………………. 96
5- 5-1-3- آنتن اسلات ريزنوار به شكل T وارونه……………… 97
5- 5-2- آنتن اسلات باريك شونده……………………….. 99
5- 5-3- آنتن اسلات حلقه مربعي…………………….. 100
فصل ششم: آنتن ريزنوار با اسلات بيضوي و تغذيهي با Tuning Stub CPW
چند حلقهاي دايروي………………….. 103
6- 1- مقدمه……………………………. 104
6- 2- محاسبهي مشخصات CPW معمولي با زمين و ضخامت محدود…………….. 104
6- 3- شكل پايهي آنتن اسلات بيضوي با تغذيهي CPW………..ا……… 106
6- 4- بررسي مشخصات آنتن پيشنهادي…………… 107
6-4-1- تلفات برگشتي و تطبيق امپدانسي……………… 107
6-4-2- پلاريزاسيون آنتن اسلات بيضوي……………………. 110
6-4-3- پترن تشعشعي…………………………. 112
6-4-4- اساس كار آنتن………………………….. 113
6-4-5- پترن تشعشعي آنتن اسلات بيضوي……………….. 114
6- 5- مقايسه آنتن شبيهسازي شده و آنتن ساخته شده…………………… 116
6- 6- پارامترهاي آنتن و بررسي نتايج شبيهسازيها………………….. 118
6-6-1- اثرات تغييرات پارامترهاي اسلات…………………………. 118
6-6-2- اثرات ضخامت زيرلايه و ضريب ديالكتريك…………………. 118
6- 7- استفاده از منعكسكننده براي يك جهته كردن و افزايش بهرهي آنتن…………….. 120
فصل هفتم : نتايج و پيشنهادات………………………… 125
7 -1- نتايج……………………………………………. 126
7 -2- ارايهي پيشنهادات………………………………… 127
7 -3- دستاوردهاي علمي……………………………… 127
مراجع…………………………………………………… 128
چكيده ي اتگليسي……………………………… 134

چكيده:
به دليل نياز مخابرات بيسيم به پهناي باند بالا براي انتقال هر چه بيشتر اطلاعات نياز به آنتنهايي كه بتوانند براي باندهاي بسيار وسيع كاربرد داشته باشند بيش از پيش احساس شد. با ارائهي سيستمهاي نويني نظير UWB كه پهناي باند بالاي چند گيگا هرتز را ميطلبد زمينه براي فعاليت طراحان آنتن گسترش يافت. امروزه آنتنهاي UWB به عنوان يكي از بهترين نمونهها در ميان آنتنهاي ديگر شناخته شده است كه در دهههاي اخير پيشرفتهاي بسياري را به خود ديده است. اغلب اين پيشرفتها در راستاي افزايش پهنايباند امپدانسي، بهبود مشخصات تشعشعي (پترن و بهره) و همچنين كاهش ابعاد آن بوده است. ميتوان آنتنهاي UWB را به پنج گروه اصلي، آنتن هاي مستقل از فركانس، آنتنهاي خود مكمل، آنتنهاي المان كوچك، آنتنهاي traveling wave و آنتن چند روزنانسه تقسيم بندي نمود. اين آنتنها كاربردهاي ويژه و جذابي دارند.
در اين پايان نامه يك آنتن ميكرواستريپي اسلات با تغذيهي CWB براي كاربرد هاي باند وسيع ارائه شده است. آنتن پيشنهادي علاوه بر عملكرد در يك باند وسيع تقريباَ 20 گيگا هرتز، مزيت دارا بودن ساختار كوچك را نيز دارد.

مقدمه:
با مشخص شدن و تصويب قوانين مربوط به سيستمهايUWB در ايالات متحده در سال 2002 و نيز ديگر سيستمهاي مخابرات بيسيم، عرصه فعاليت براي محققان و طراحان آنتنهاي باند وسيع بيش از پيش گسترش يافت و از آن زمان تاكنون مقالات مختلفي در كنفرانسها و مجلات علمي معتبر دنيا در اين خصوص انتشار يافته است و آنتنهاي گوناگوني معرفي شده اند .از جمله آنتنهايي كه براي اين منظور طراحي شده و در مقالات آمده اند آنتنهاي ريزنوار ميباشند كه داراي ساختارهاي مختلف و نيز اشكال مختلفي ميباشند. آنتنهاي بكار گرفته شده در تكنولوژي UWB علاوه بر پهنايباند امپدانسي بالا بايد داراي مشخصات تشعشعي مناسب (از جمله پترن تشعشعي همهجهته، راندمان بالا و تغييرات كم براي بهره در كل باند) ابعاد كوچك و ساختاري مسطح نيز باشند.
از جمله كاربردهايي كه اخيراَ براي اين نوع ار آنتنها معرفي شده است ميتوان به مورد استفاده قرار گرفتن در مدارات RFID، شبكههاي جستجوگر، رادار و همچنين شبكههاي ارتباطي محلي همچون WLAN اشاره كرد.
انواع مختلفي از ساختارها براي بدست آوردن پهنايباند امپدانسي بالا ارائه شده وتحقيقات گستردهاي براي پيشرفت عملكرد هر كدام انجام گرفته است. آنتنهاي پچ ريزنوار با تغذيهي كابل كواكسيال، انواع آنتنهاي چاپي با تغذيهي خط ريزنوار و آنتنهاي اسلات با تغذيهي CPW از نمونههاي مهم آنها محسوب ميشوند كه براي داشتن كارايي در سيستم UWB داراي مزايا و معايب خاص خود ميباشند.
اين پايان نامه شامل شش فصل است كه در ابتدا به مقدمهاي بر سيستمهاي UWB و تاريخچهي تكنولوژي UWB و مزايا و معايب آن اشاره ميشود. فصل دوم به معرفي آنتنهاي UWB و تاريخچهي اين آنتنها اشاره دارد. در فصل سوم آنتنهاي ريزنوار و مكانيسم تشعشعي در اين آنتنها، انواع آنتنهاي ريزنوار، روشهاي تغذيه در اين آنتنها، مدل رياضي آنها و امواج سطحي مرور ميگردد. اين فصل اشاره بر روشهاي تحليل آنتنهاي ريزنوار و مزايا و معايب هر كدام از آنها دارد. دو مدل خط انتقال و مدل حفره در تحليل اين آنتنها در اين بخش مطالعه و بررسي ميشوند. در فصل چهارم موجبر همصفحه كه يكي از روشهاي تغذيهي آنتنهاي ريزنوار ميباشد و اساس تغذيهي آنتن بررسي شده در اين پاياننامه است، بطور كامل مورد بررسي قرار گرفته و مزاياي آن نسبت به ساير روشهاي تغذيه ذكر ميگردد. در فصل پنجم آنتنهاي اسلات ريزنوار، مزايا، معايب، كاربرد و مسائل مهم در اين نوع آنتنها مورد بحث قرار ميگيرد. سرانجام در فصل ششم فرآيند طراحي آنتن با اسلات بيضوي و تغذيه با موجبر همصفحه براي دو حالت استفاده از منعكسكننده و بدون آن بررسي شده و نتايج بدست آمده از شبيهسازيها با نتايج ساخت مقايسه مي -گردد. براي شبيه سازي از نرم افزار HFSS استفاده شده است. اين نرم افزار بر اساس حل تمام موج به روش ممان تحليل را انجام ميدهد و براي ساخت آنتن، اين نرمافزار به عنوان نرمافزار مبنا بوده است. در پايان نتيجهگيري و پيشنهاداتي براي ادامه كار ذكر شده است.

نتايج
در پروژهي حاضر دو ساختار كه از تكنيك مالتي رزوناتور براي افزايش پهنايباند در آنها استفاده شده بود معرفي شد. در مقايسه با آنتنهاي مشابه قبلي، پهنايباند نسبت به ساختارهاي ديگر به ميزان قابل توجه GHz14 افزايش يافته است. در نهايت ساختار اول مورد ساخت و اندازهگيري قرار گرفت كه نتاج مربوط به آن مورد بررسي قرار گرفت. در اين تحقيق آنتن اسلات بيضوي پهن باند با تشعشع دو جهته و يك جهته كه داراي پهنايباندي نزديك dB20 ميباشند طراحي شدند. همچنين در مقايسه با مدلهاي مشابه آنتن اسلات، اين دو ساختار داراي تطبيق امپدانسي بهتري ميباشند. هر دو آنتن، داراي خصوصيات مورد نياز براي كاربرد درسيستمهاي UWB ميشند.
– اختلاف بين نتايج اندازهگيري و شبيهسازي ميتواند از عدم دقت كافي در پروسهي ساخت واندازهگيري، عدم اطمينان به نفوذپذيري الكتريكي زيرلايه و تلورانس خطايي كه توسط توليد كننده براي آن مشخص شده و همچنين خطاهاي عددي كه بين نتايج شبيهسازي ممكن است وجود داشته باشند، ناشي شود. در ادامه به چندين نتيجهي بدست آمده اشاره ميشود.
– ازTuning stub براي بهبود تطبيق امپدانسي آنتن استفاده شد.
– پهنايباند امپدانسي شبيهسازي شدهي معادل، براي آنتن اسلات بيضوي CPW بدون منعكسكننده، GHz1/21 ميباشد.
– پهنايباند امپدانسي اندازهگيري شدهي معادل، براي آنتن اسلات بيضوي CPW بدون منعكسكننده، GHz88/17 ميباشد.
– هر چقدر اسلات كوچك باشد تشعشع كم بوده ولي شدت تشعشع كه رابطهي مستقيمي با بهرهي آنتن دارد بيشتر خواهد بود، و هر چقدر اندازهي اسلات بزرگ باشد تشعشع زياد خواهد بود
– آنتن در جهت Z داراي پترن Bidirectional بوده و بصورت پهلو آتش در سرتاسر باند تطبيق تشعشع ميكند.
– با افزايش فركانس پترن خرابتر شده و جهتيتر ميگردد ولي هنوز به صورتBidirectional ميباشد.
– آنتن اسلات بيضوي در كل بازهي UWB داراي پلاريزاسيون خطي ميباشد.
– شبيهسازيها نشان ميدهد كه با بزرگتر شدن اندازهي اسلات فركانس قطع پايين آنتن كاهش مييابد.
– در آنتنهاي CPW با كاهش ضخامت زيرلايه پهنايباند امپدانسي نيز افزايش مييابد.
– از منعكسكننده براي يك جهته كردن پترن تشعشعي آنتن استفاده ميشود.
– پهنايباند براي آنتن اسلات بيضوي CPW با منعكسكنندهي بزرگتر، بيشتر از پهنايباند آنتن با منعكسكنندهي كوچكتر است.
– بدون استفاده از منعكسكننده، آنتن به صورت دو جهته با توان يكسان تشعشع ميكند ولي منعكس -كننده تشعشع پشتي آنتن اسلات را كاهش ميدهد.
– يك منعكسكننده ميتواند به راحتي تشعشع پشتي آنتن اسلات با تغذيهي CPW را كنترل كند بدون اينكه تأثيري در تطبيق آنتن اسلات داشته باشد.
– افت تلفات برگشتي آنتن موقعي كه منعكسكننده نزديك به آنتن اسلات است كاهش يافته و تطبيق بدتر ميگردد.
– گين آنتن شبيهسازي شده با استفاده از منعكسكننده بيشتر از آنتن شبيهسازي شدهاي است كه در آن از منعكسكننده استفاده نشده است
– ساختار آنتن متقارن بوده و ( در طول صفحهي YZ) سطح پلاريزاسيون متقاطع در صفحهي dB ،H20 كمتر از پلاريزاسيون يكسان ميباشد.
– سطح پلاريزاسيون متقاطع در صفحهي H نسبت به صفحهي E زياد است و در طول باند تطبيق تغيير ميكند و اين به خاطر اينست كه ابعاد موثر الكتريكي مدار در صفحهي YZ بزرگتر و محسوستر است، لذا سطح پلاريزاسيون متقاطع آن نيز بزرگ خواهد بود.

نحوه خرید

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

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت