پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO

word
181
24 MB
31336
1391
کارشناسی ارشد
قیمت: ۲۳,۵۳۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO

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

    چکیده

    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.

    [1] Superstrate

    [2] Metamaterial

    [3] Nicolson Ross Weir

    [4]Particle Swarm Optimization 

     

    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[1] و افزایش سطح  قطبی شدگی جانبی[2] می شود.امواج سطحی برای آنتن و مدارات بسیار مضر هستند و تا حد امکان باید کاهش یابند.

     

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

     

     

    -3-1-1امواج نامتراکم[3]

    هنگامی که امواج در محدوده زاویه ای  و π منتشر می شوند توسط صفحه زمین انعکاس می یابند اما تنها قسمتی در مرز دی الکتریک به هوا مجددا انعکاس می یابند.قسمت اعظم این امواج از زیر لایه به سمت هوا منتشر می شوند و در تشعشع آنتن اثر می گذارند. همانطور که در شکل 1-3 مشخص است این  امواج ، از نوع موج صفحه ای غیر یکنواخت هستند و زاویه α جهت میرایی را به سمت پایین نشان می دهد و دامنه آن ها با دور شدن از سطح دی الکتریک افزایش می یابد Garg et al , 2000)).

    در ساختار های پیچیده تر که از چندین لایه تشکیل شده اند، امواج نامتراکم با عث افزایش اندازه و بهره آنتن می شوند.این امر در فرکانس و چیدمان خاص به وقوع می پیوندد. همچنین ممکن است امواج نامتراکم در سایر ساختار های چند لایه تحریک نشوند.

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

     

     

     -4-1-1امواج هدایت شونده[4]

     

    در آنتن میکرواستریپ یک لایه فلز در قسمت فوقانی رولایه قرار می گیرد که سبب بهبود عملکرد آنتن می شود و یک مرز انعکاس جدید ایجاد می نماید. این امواج تنها در بعضی از زوایای خاص از موج برخوردی موجود هستند و مد های  هدایت موج گسسته  آنتن ها و مدارات را فراهم می نمایند و میدان الکترومغناطیسی بیشتر در ناحیه تحتانی هادی فوقانی متمرکز می شود Lee et al , 1997)).

     

     

    1-1-5- مشخصات آنتن میکرو استریپ

     

    هر آنتنی دارای مشخصات متفاوتی است که با توجه به نوع کاربرد، ویژگی مورد نظر باید تعیین شود با توجه به آن در جهت بهبود پارامتر مورد نظر تلاش شود.

     این مشخصات عبارتند از:

    الگوی تشعشعی آنتن

    بهره توان

    قطبی شدگی

    سمت گرایی

     

     

      -2-1فرامواد

     

    نظریه فرامواد به سال 1976 باز می گردد هنگامی که Veselago انتشار موج صفحه ای الکترومغناطیسی را به صورت تئوری در یک محیط بدون تلفات با ضریب گذردهی الکتریکی[5] و نفوذ پذیری مغناطیسی [6] که در یک فرکانس مشخص به طور همزمان منفی می شود، بررسی کرد Veselago ,1968; Lu et al.,  2005)) .

     این مواد دارای ساختار متناوب هستند و اجزای تشکیل دهنده آن ها معمولا بسیار کوچک تر از اندازه طول موج است،بنابراین می توان آن ها را به صورت مواد همگن در نظر گرفت . مواد چپ گرد از سلول های واحد کوچکی تشکیل شده اند که در مقایسه با طول موج فضای آزاد بسیار کوچک هستند.معمولا ابعاد این سلول ها در حدود 4/1 طول موج است .

    جهت توضیح در زمینه فرامواد که آن ها را مواد چپ گرد [7]  نیز می نامند. ابتدا مواد راست گرد [8]  را بررسی می نمائیم. به طور کلی مواد دارای دو پارامتر هستند، ضریب گذردهی الکتریکی و نفوذ پذیری مغناطیسی چگونگی عملکرد در حضور تشعشع الکترو مغناطیسی مانند امواج رادیویی، مایکرویو و نور را تعیین می نماید.

     مواد راست گرد ، موادی هستند که ضریب گذردهی الکتریکی و نفوذ پذیری مغناطیسی آن ها همزمان مثبت است. همچنین ، آن ها را مواد مثبت مضاعف[9] می نامند مواد طبیعی به طور عموم مواد راست گرد هستند(Lu et al.,  2005). همانطور که در شکل 1-4 مشخص است در این مواد انتشار موج  در جهت بردار پوئین تینگ [10] که از رابطه (1-1) به دست می آید، است و تغییرات فاز توسط ثابت انتشار از رابطه (1-2)  در همان جهت به دست می آید.(Krowne , 2004;Limaye, 2006)

    (1-1)

    (2-1)                                                                              

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

     

    به عبارت دیگر، مواد چپ گرد موادی هستند که ضریب گذردهی الکتریکی و نفوذ پذیری مغناطیسی آن ها همزمان منفی است از این رو ، آن ها را مواد منفی مضاعف[11] می نامند. این مواد توسط یک مهندس مواد به نام Silvoha  تعریف شد که در طبیعت موجود نیستند. این مواد ویژگی خود را از شیوه چیدمان کسب می نمایند و به طور ذاتی این خصوصیت را دارا نیستند( Sihvola ,2007)  .مطابق شکل 1-5 در محیط چپ گرد جریان انرژی  و ثابت فاز k  در جهت مخالف یکدیگر هستند. انتشار امواج در این مواد به صورت انتشار پس گشت [12] است.

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

     

    ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی منفی ابتدا توسط ساختار های حلقه های تشدید کننده شکافته [13] توسط Pendry پیشنهاد شد.این ساختار شامل حلقه های فلزی همراه با فاصله هوایی هستند که در برابر میدان های مغناطیسی پاسخ بسیار قوی ایجاد می کنند. با تنظیم هندسه آن ها می توان ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی منفی مورد نظر را در بازه فرکانسی دلخواه بدست آورد. اگر مقدار بدست آمده مناسب باشد می توان از این ساختار و سیم های باریک[14] برای تولید همزمان ضریب گذردهی الکتریکی منفی و ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی منفی در بازه فرکانسی مورد نظر استفاده کرد.

    این امر ابتدا توسط توسط Smith در سال 2000 انجام شد(Smith et al., 2000)  .همان گروه سپس ضریب شکست منفی را توسط سیگنال های خروجی موج الکترومغناطیسی که از متامتریال انعکاس می یافت اندازه گیری کردند (Shelby et al., 2001). سپس ساختار های شامل حلقه های تشدید کننده شکافته و سیم های باریک آهنی توسط محققین از لحاظ آزمایشگاهی و تئوری بسیار مورد مطالعه قرار گرفتند.

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

     

    در شکل1-6 نمونه ای از آرایه حلقه های تشدید کننده شکافته که اولین متامتریال ساخته شده است و ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی منفی دارد نشان داده شده است.این آرایه در سال 1998 در GEC-Marconi طراحی شد که پاسخ مناسب برای طول موج 3 سانتی متر ایجاد می کرد.

    با کاهش اندازه حلقه های تشدید کننده شکافته و ساده سازی ساختار،متامتریال های مغناطیسی برای نشان دادن پاسخ مغناطیسی متامتریال از فرکانس تراهرتز تا مادون قرمز ساخته شده اند(Linden et al., 2004; Yen et al., 2004; Kalsarakis et al., 2005). هرچند کاهش انداره تا فرکانس 200 تراهرتز انجام می شود و بعد از این فرکانس فلز مانند هادی کامل عمل می کند که در واقعیت چنین امری امکان پذیر نمی باشد.

    مساله دیگر در طراحی متامتریال ها این است که در ساختارهای حلقه های تشدید کننده شکافته ، میدان مغناطیسی باید به صورت عمود بر صفحه باشد تا رزونانس تولید شود،بنابراین ترکیب حلقه های تشدید کننده شکافته و سیم های باریک در اندازه های بسیار کوچک مشکل می شود.

    موادی که ضریب گذردهی الکتریکی منفی یا ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی آن ها منفی است را مواد منفی منفرد[15] می نامند. اگر ضریب گذردهی الکتریکی آن ها منفی باشد آن ها را ENG  [16]  می نامند و اگر ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی آن ها منفی باشد نام آن ها MNG  [17]  است. در ادامه مثال هایی از این دو نوع ماده ارائه خواهد شد.

     

     

    1-2-1- مواد ENG

     

    سیم های باریک فلزی یکی از اولین ساختارهایی هستند که ضریب گذردهی الکتریکی آن ها در یک باند فرکانسی منحصر به فرد منفی می باشد.همانطور که در شکل 1-7 نشان داده شده است ( .(Jaksic et al., 2006

    این ساختار که شامل سیم های فلزی باریک و بلند موازی است و در یک محیط دی الکتریک قرار گرفته است، ابتدا توسط Pendry ارائه شد( .(Pendry et al., 1998

     

    شکل 1-7 :  سیم های باریک فلزی با خاصیت ضریب گذردهی

    الکتریکی منفی( .(Pendry et al., 1998

     

    هوا در این شکل که نمایی از اولین نمونه سیم های باریک فلزی است به عنوان دی الکتریک به کار گرفته شده است، طول سلول واحد[18] (a) از شعاع یک سیم باریک (r) بسیار کوچک تر است،به همین دلیل می توان این محیط را به صورت یک محیط همگن در نظر گرفت. فرکانس پلاسما وضریب گذردهی الکتریکی موثر از روابط (3-1) و (4-1) محاسبه می شوند.

        (1-3) 

    در رابطه فوق پارامترها به صورت زیر تعریف می شوند:

     pω فرکانس پلاسما

    a طول سلول واحد

    r شعاع سیم

    c سرعت نور در فضای آزاد   

          (4-1)                                                                   

    با فرض بر این که رسانایی به بی نهایت میل می کند ( ) ، ضریب گذردهی الکتریکی موثر به صورت زیر تقریب زده می شود.

    (5-1)                                                                                                 

    کاملا واضح است که ضریب گذردهی الکتریکی موثر هنگامی که فرکانس کمتر از فرکانس پلاسما است منفی می باشد( .(Pendry et al., 1998

     

     

    1-2-2- مواد MNG

     

    به طور کلی حلقه های تشدید کننده شکافته مضاعف[19]، رایج ترین ساختار برای فرمواد MNG هستند. این ساختار در فرکانس های بالاتر تشدید می کند. شکاف موجود در این ساختار مانند خازن عمل می نماید و اثر مغناطیسی تولید شده افزایش می دهد.

     

    [1] Side Lobe

    [2] Cross Polarization

    [3] Leaky Waves

    [4] Guided Wave

    [5] Permittivity

    [6] Permeability

    [7] Left Handed Materials(LHM)

    [8] Right Handed Materials(RHM)

    [9] Double Positive Materials (DPS)

    [10] Poynting Vector

    [11] Double Negative Materials (DNGs)

    [12] Backward

    [13] Split Ring Resonators(SRR)

    [14] Thin Wires

    [15] Single Negative Materials(SNG)

    [16] Epsilon Negative Materials (ENG)

    [17] Mu Negative Materials (MNG)

    [18] Unit Cell

    [19] Double Split Ring Resonators

     

    ABSTRACT

     

    Analysis, simulation and fabrication of an optimized microstrip antenna in the presence of metamaterials superstrates using particle swarm optimization algorithm (PSO)

    Microstrip antennas due to unique features such as low cost and weight are useful; especially in wireless systems. Low gain is one of the disadvantages of this antenna. Many efforts have been made to increase the antenna gain, one of these cases, is the use of metamaterials as a superstrate of the microstrip antenna.

     Metamaterial structures are composed of geometrical shapes which the dimension of unit cell is much smaller than the free space wavelength. This material has a negative refractive index and electric permittivity and magnetic permeability in the specific frequency range. Thus, causes the backward propagation. To extract constitutive parameters many methods are discussed. So, NRW[1] method is used because it offers good response.

    Four novel unit cells of metamaterial are introduced in this thesis. To improve the performance of the metamaterial structure, the particle swarm optimization algorithm is used. This algorithm is inspired by the natural behavior of creatures. In the optimization method, particles search the best place which has a most matching with a merit function

    IN THE NAME OF GOD

    [1] Nicolson Ross Weir

  • فهرست و منابع پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO

    فهرست:

    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

    منبع:

    Alu, A., Bilotti, F., Engheta, N., and Vegni, L. (2007). “Subwavelength, compact, resonant patch antennas loaded with metamaterials”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 55, No. 1, : 13–25.

     

    Alu, A., Bilotti, F., Engheta, N., and Vegni, L.(2007). “Subwavelength planar leaky-wave components with metamaterial bilayers”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 55, No. 3, : 882–891.

     

    Andryieuski, A., Malureanu, R., Lavrinenko, A. V.(2009). "Wave propagation retrieval method for metamaterials: unambiguous restoration of effective parameters",  Phys. Rev. B , Vol. 80, No. 19, : 193101-193106.

     

    Attia, H.,and Rahahi, O. M.(2008). “EBG Superstrate For Gain and Bandwidth Enhancement Of Microstrip Array Antenns”, In Proceeding of IEEE AP-SInt.Symp. AntennaPropagate, SanDiego, CA,USA.

     

    Balanis, C . A.(1997). “ Antenna Theory, Analysis  and Design” , John Wiley & Sons, ISBN: 0-471-59268-4.

     

    Behera, S. K. (2005). “Novel Tuned Rectangular Patch Antenna As a Load for Phase Power Combining”, P h. D Thesis, Jadavpur University, Kolkata, India.

     

    Bilotti, F., Alu, A., and Vegni, L. (2008). “Design of miniaturized metamaterial patch antennas with mu-negative loading”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 56, No. 6, : 1640–1647.

     

    Belov, P. A., Hao, Y., and Sudhakaran, S.(2006). “Sub wavelength microwave imaging using an array of parallel conducting wires as a lens”, Phys. Rev. B , Vol. 73, No. 3, : 33108-33112.

     

    Caloz, C., and Itoh, T.(2003) “Microwave applications of novel metamaterials,” In Proc. Int. Electromagnetics in Advanced Applications Conf., Turin, Italy.

     

    Caloz, C., and Itoh, T.(2005) “Electromagnetic Metamaterials: Transmission Line Theory and Microwave Applications.” John Wiley & Sons, Inc., ISBN: 0-471-60146-3.

     

    Carlisle, A., and Doizier, G.(2001). “An off- the-shelf PSO”, In Proc Workshop Particle Swarm Optimization, Indianapolis, IN,USA.

     

    Chainmool, S., Chung, K. L., and Akkaraekthalin, P.(2009). “A 2.45GHz WLAN High Gain Antenna Using A Metamaterial Reflecting Surface”, Intern Symp., on Antennas and Propagation.

     

    Chaimool, S.,Chung, K. L., and Akkaraekthalin, P.(2010). ”Simultaneous gain and bandwidth enhancement of a sngle feed circularly polarized microstrip patch antenna using a metamaterial trial reflective surface”, Progress In Electromagnetics Research B, Vol.22, No. 5, : 23-37.

     

    Chen, X., Grzegorczyk, T. M. Wu, B. I., Pacheco Jr, J., and Kong, J. A.(2004) "Robust method to retrieve the constitutive effective parameters of metamaterials",  Phys. Rev. B , Vol. 70, No. 1, : 16608-16612.

     

    Clerc, M., and Kennedy, J.(2002).  “The particle swarm-explosion, stability, and convergence in a multidimensional complex space”,  IEEE Trans. Evol. Comput. Vol. 6, No. 1, :58-73.

     

    Collin, R. E. (1990).  “Field Theory of Guided Waves” IEEE Press, ISBN: 0-87942-237-0.

     

    Eberhart, R. C., and Shi, Y. (1998). “Evolving artificial neural networks”, In Proc.1998 Int. Conf. Neural Networks and Brain, Beijing, P.R.C.

     

    Eberhart, R. C., and Shi, Y.(2001). “Particle swarm optimization: developments, applications and resources”, In Proc. 2001 Congr. Evolutionary Computation, USA.

     

    Eleftheriades, G. G. V., Iyer, A. K., and Kremer, P. C. (2002). “Planar negative refractive index media using periodically L–C loaded transmission lines”, IEEE Trans. Microw. Theory Tech. ,Vol. 50, No. 12, : 2702–2712.

     

    Engheta, N., and Ziolkowski, R. W. (2006). “ Metamaterials physics and engineering explorations”, John Wiley & Sons, Inc., ISBN: 0-471-76102-0.

     

    Enkrich, C., Wegener, M., Linden, S., Burger, S., Zschiedrich, L., Schmidt, F., Zhou, J., Koschny, T., and Soukoulis C.M. (2005). “Magnetic Metamaterials at Telecommunication and Visible Frequencies”, Physical Review Letter, Vol.95, No.20, : 1901-1905.

     

    Enoch, S.,Tayeb, G., Sabouroux, P., Guérin, N., and Vincent, P.(2002). “A metamaterial for directive emission”, Physical Review Letters, Vol. 89, No. 21, : 213902, 2002.

     

    Freire, M. J., and Marque´s, R.(2005). “Planar magneto inductive lens for three-dimensional subwavelength imaging” ,Appl. Phys. Lett., Vol. 86, No.18 , : 182505-182507.

     

    Foroozesh, A., and Shafai, L.(2010). “Investigation Into The Effects of The Patch Type FSS Superstrateon The High Gain Cavity Resonance Antenna Design”, IEEETrans,Antenna Propagate,Vol.58, No.2, : 258-270.

     

    Gardiol, F. E. (1995) “Broad band Patch Antennas ”, Artech House, Inc. ISBN: 1-58053-244-6 .

     

    Garg, R., Bhartia, P., Bahl I., and Ittipiboon A. (2000). “Microstrip Antenna Design Handbook”, Artech House, ISBN: 0-8900-6513-6.

     

    Hammerstad, E.O.(1975). “Equations for microstrip circuits design” Proc. Fifth European Microwave Conf, Germany.

     

    Harrington, R. F.(1961). “Time-Harmonic Electromagnetic Fields”, McGraw-Hill, ISBN: 0-4712-0806-8.

     

    Ikonen, P. M. T., Maslovski, S. I., Simovski, C. R., and Tretyakov, S. A.(2006). “On articial magnetodielectric loading for improving the impedance bandwidth properties of microstrip antennas”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 54, No. 6, : 1654– 1662.

     

    Ikonenand, P., and Tretyakov, S.(2007). “Commentson design and modeling of patch antenna printed on magnetodielectric embedded-circuit metasubstrate", IEEE Transactionson Antennas and Propagation, Vol. 55, No. 10, : 2935–2936.

     

    Jackson, D. R., and Williams, J. T.(1991). “A comparison of CAD models for radiation from rectangular microstrip patches”, Intl. Journal of  Microwave and  Millimeter Wave Computer Aided Design, Vol. 1, No. 2, : 236-248.  

    Jackson, D. R., Long, S . A., Williams, J. T., and  Davis, V. B.(1997).  “Computer aided design of rectangular microstrip antennas”, John Wiley, ISBN: 0-471-04421-0. 

     

    Jaksic, V., Dalarsson, N., and Maksimović, M.( 2006). “Negative Refractive Index Metamaterials: Principles and Applications", Microwave Review, Vol. 12, No.1, : 36-49.

     

    James, J. R., Hall, P. S., and Wood, C.(1981). ”Microstrip antennas theory and design” Peter Perigrinus, ISBN: 1-4471-1186-3.

     

    Jokanovic, B., Geschke, R. H., Beukman, T. S., and Milosevic, V.(2010). ”Metamaterials: characteristic, design and microwave applications”, SAIEE Africa research journal, Vol.101, No. 3, : 82-91.

     

    Kalsarakis, N., Konstantinidis, G., Kostopoulos, A., Penciu, R. S., Gundogdu, T. F., Kafesaki, M., Economou, E. N. Koschny, T., and Soukoulis, C. M. (2005). “Magnetic Response of Split-Rong Resonators in The Far Infrared Frequency Regime”, Optic Letters, Vol.30, No.11, : 1348-1350.

     

    Kennedy , J., and  Eberhart R. C.,(1995). “Particle swarm optimization”,  In Proc. IEEE Conf. Neural Networks IV, Piscataway, USA.

     

    Kennedy , J., and Spears, W. M.(1998). “Matching algorithms to problems: an experimental test of the particle swarm and some genetic algorithms on multi modal problem generator” , In Proc. IEEE Int. Conf. Evolutionary Computation, USA.

     

    Kong, J. A. (2000).”  Electromagnetic Wave Theory”, EMW Publishing, ISBN: 1-4020-1102-3.

     

    Kong, J. A.(2002). "Electromagnetic wave interaction with stratified negative isotropic media", Progress In Electromagnetics Research, Vol. 35, No. 12, : 1-52. 

     

    Kshetrimayum, A., Singh, M., and Behera, S. K. (2010). “Design of square patch microstrip antenna for circular polarization using IE3D software”, Ph.D. dissertation, Electronic and communication Engineering national institute of technology, Rourekela, Orissa, India.

     

    Krowne, C. M. (2004). “Left-handed material use in monoatomic & III-V ICs”, III-Vs Review, Vol. 17, No. 3, : 26-27.

     

    Lai, A., Itoh, T., and Caloz, T.(2004). "Composite right/left-handed transmission line metamaterials" , Microwave Magazine, IEEE , Vol.5, No. 3, : 34- 50.

     

    Lee, K. F. and Chen, W. (1997). “Advances in Microstrip and Printed Antennas”, John Wiley, ISBN: 0-471-04421-5.

     

    Limaye, A. U. (2007). “Size reduction of microstrip antennas using left-handed materials realized by complementary split-ring resonators”, IEEE AP-S International Symposium Honolulu, Hawaii, USA.

     

    Linden, S., Enkrich, C., Wagener, M., Zhou, J., Koschny, T., and Soukoulis, C. M.(2004).“Magnetic Response Of Metamaterial at 100 Terahertz”, Science, Vol.306, No.5700, : 1351-1353.

     

    Lo, Y. T., Solomon, D., and Richards, W. F.(1979). “Theory and experiment for microstrip antennas”, IEEE Trans. Antennas Propagation, Vol. 27, No.2, : 137-145.

     

    Lovat, G., Burghignoli, P., Capolino, F., Jackson, D. R. and Wilton, D. R.(2006). “Analysis of directive radiation from a line source and in a metamaterial slab with low permittivity”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 54, No. 3, : 1017–1030.

     

    Lu, Z., Chen, C., Schuetz, C.A., Shi, S., Murakowski, J.A., Schnieder, G. J. ,and  Prather, D.W.(2005). “Subwavelength imaging by a flat cylindrical lens using optimized negative refraction”, Applied Physics Letters, Vol.87, No.09, :19071-19073.

     

    Mahmoud, S. F.(2004). “A new miniaturized annular ring patch resonator partially loaded by a metamaterial ring with negative permeability and permittivity”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol. 3, No.1, : 19–22.

     

    Majid, H. A., Rahim, M. K.,and Masri, T.(2009) “Microstrip antenna’s gain enhancement using left handed metamaterial structure”, Progress In Electromagnetics Research V, Vol.8, No.3,  :235-247.

     

    Markos, P., and Soukoulis, C.M.(2003).  “Transmission Properties and Effective Electromagnetic Parameters of Double Negative Metamaterials”, Optics Express , Vol. 11, No. 7, : 649-661.

    Marques, R., Martin, F., and Sorolia, M.(2007).”Metamaterials with negative parameters, theory, design and microwave application” John Wiley & Sons, Inc., ISBN: 0-471-74582-2.

     

    Mosallaei, H., and Sarabandi, K.(2007). “Design and modeling of patch antenna printed on magneto-dielectric embedded-circuit metasubstrate”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 55, No. 1, : 45–52.

    Mosallaei, H. and Sarabandi, K.(2007). “Reply to "comments on ’design and modeling of patch antenna printed on magneto-dielectric embedded-circuit metasubstrate", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 55, No. 10, : 2936–2937.

    Nicolson, A. M., and Ross, G. F.(1970). "Measurement of the intrinsic properties of materials by time-domain techniques",  IEEE Trans. Instrum. Meas., Vol. 19, No.11,  : 377-382.

     

    Ozcan, E., and Mohan, C. K.(1999). “Particle swarm optimization: surfing the waves”,  In Proc. 1999 Congr. Evolutionary Computation, Washington, DC,USA.

    Palandoken, M., Grede, A., and Henke, H.(2009). "Broadband Microstrip Antenna With Left Handed Metamaterials”, Antennas and Propagation, IEEE Transactionsion, Vol.57, No.2, :331-338.

     

    Pendry, J.B.(1996).  “Calculating Photonic Band-Structure”, J. Phys., Vol. 8, No. 9 ,: 1085, 1996.

    Pendry, J. B. , Holden, A. J., Robbins, D. J., and Stewart, W. J.(1998). “Low-frequency plasmons in thin wire structures” ,Phys. Condens.Matter, Vol. 10,No. 22, : 4785–4809.

    Popa, B. I., and Cummer, S. A.(2005). "Determining the effective electromagnetic properties of negative–refractive–index metamaterials from internal elds", Phys. Rev. B , Vol. 72, No. 16,:165102-165106.

    Pozar, D. M. (1986).  “A reciprocity method of analysis for printed slot and slot- coupled microstrip antennas” , IEEE Trans. Antennas and Propagation, Vol. 34, No.12, : 1439-1446.

    Pozar, D. M. and Schaubert, D. H. (1995). “Microstrip Antennas: The Analysis and Design of Microstrip Antennas and Arrays”, Wiley-IEEE Press, ISBN: 0-7803-1078-0.

    Pues, H. , and Van Capelle, A.(1984). “Accurate  transmission line model for the rectangular microstrip antenna” , Proc. IEEE, Vol. 131, No. 6, : 334 -340.

    Raether, H.(1980).” Excitation of Plasmons and Interband Transitions by Electrons, “ Springer, ISBN: 0-387-17363-3.

     

    Rahmat-Sami,Y.(2007). “Particle Swarm Optimization (PSO) in Engineering Electromagnetic: A Nature-Inspired Evolutionary Algorithm”, IEEE Trans, Vol.40, No.3, :177-182.

    Robinson J., Sinton, S., and Rahmat-Samii, Y.(2002). “Particle swarm, genetic algorithm, and their hybrids: optimization of a profiled corrugated horn antenna,” In Proc. IEEE Int. Symp. Antennas Propagation, San Antonio, USA.

    Robinson, J., and  Rahmat-Sami Y.(2004). “Particle Swarm Optimization in electromagnetics”, IEEE Transaction on antennas and propagation, Vol.52, No. 2, :397-407.

    Shamonina, E., Kalinin, V. A., Ringhofer, K. H., and Solymar, L. (2002) “Magneto-inductive waves in one, two and three dimensions” , J. Appl. Phys. , Vol. 92,No. 10,  : 6252 – 6261.

    Shelby, R.A., Smith, D.R., Nemat-Nasser, S.C., and Schultz, S.(2001). "Microwave transmission through a two-dimensional, isotropic, left-handed metamaterial", Appl. Phys. Lett., Vol. 78, No.4, : 489-491. 

    Shelby, R. A., Smith, D. R., and Schultz, S. (2001). “Experimental verification of a negative index of refraction”, Science, Vol. 292, No. 5514, : 77–79.

    Shen, C.(2006). “Wave Propagation through Photonic Crystal Slabs: Imaging and Localization”, PhD Dissertation , University of Groningen,Netherland.

    Sihvola, A.(2007). “Metamaterials in electromagnetic”, Elsevier, Metamaterials, Vol. 1, No.1, :2-11.

    Smith, D. R., Padilla, W. J., Vier, D. C., Nemat-Nasser, S. C., and Schultz, S.(2000). "Composite Medium with Simultaneously Negative Permeability and Permittivity",  Phys.Rev. Lett., Vol. 84,No. 18, : 4184-4187.

    Smith, D. R., Schultz, S., Markos, P., and Soukoulis, C. M.(2002). "Determination of effective permittivity and permeability of metamaterials from reection and transmission coefcients" , Phys. Rev. B , Vol. 65, No. 19, :195104-195109.

    Smith, D. R., and Pendry, J. B.(2006).  "Homogenization of metamaterials by eld averaging" , J. Opt. Soc. Am. B , Vol. 23, No. 3: 391–403.

     

    Sodha, M. S., and Shrivastava, N. C.(1981). “Microwave Propagation in Ferrimagnetics”, Plenum Press, ISBN: 0-3064-0716-7.

    Tonn, D. A., and Bansal, R.(2002). “Practical considerations for increasing radiated power from an electrically small antenna by application of a double negative metamaterial”, In IEEE Antennas and Propagation Int. Symp. (AP-S) and USNC/URSI Meeting, Washington, DC, USA.

     

    Tretyakov, S. A., and Ermutlu, M. E.(2005). “Modeling of patch antennas partially loaded with dispersive backward-wave materials”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol. 4, No.1,  : 266–269.

    Valentine, J., Zhang, S., Zentgraf, T.,Ulin–Avila, E., Genov, D. A., Bartal, G., and Zhang, X.(2008)."Three–dimensional optical metamaterial with a negative refractive index" , Nature, Vol. 455, No.7211, : 376–379, 2008.

    Veselago, V. G. (1968). “The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of ε and µ”, Soviet Physics Uspekhi, Vol. 10, No. 4, :509–514.

     

    Vettikalladi, H., Lafond, Q., and Himdi, M.(2009). “High Efficient and High Gain Superstrate Antenna for 60GHz Indoor Communication”, IEEE Antenna Wireless Propagate,Vol.8,No.2, : 1422-1425.

     

    Wakatsuchi, H.(2011). ” Computational studies of the electromagnetic properties of metamaterials and applications”, Ph.D. dissertation, Dept. Electrical and electronic Eng., Univ. Nottingham, United Kingdom.

     

    Wang, J., Qu, S., Xu, Z., Ma, H., Xia, S., Yang, Y., Wu, X., Wang, Q., and Chen, C.(2010). "Normal–incidence left–handed metamaterials based on symmetrically connected split–ring resonators" , Phys. Rev. E, Vol. 81, No. 3, : 036601-036606.

     

    Wiltshire, M. C. K., Pendry, J. B., Young, I. R., Larkman, D. J., Gilderdale, D. J., and Hajnal J. V.(2001). “Microstructured magnetic materials for RF flux guides in magnetic resonance Imaging” ,Science, Vol. 291, No.2, : 849 – 851.

    Yen, T.J., Padilla, W.J., Fang, N., Vier, D.C., Smith, D.R., Pendry J.B., Basov, D.N., and Zhang, X. (2004). “Terahertz Magnetic Response From Artificial Materials”, Science, Vol.303, No.5700, : 1494-1496.

    Ziolkowski, R. W., and Kipple, A. D.(2003). “Application of double negative materials to increase the power radiated by electrically small antennas”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 51, No. 10, : 2626–2640.

    Ziolkowski, R. W.(2003). "Design, fabrication, and testing of double negative metamaterials", IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol. 51, No. 7, : 1516–1529.

    Ziolkowski, R. W., and Erentok, A.(2006). “Metamaterial-based ecient electrically small antennas”,  IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 54, No. 7, : 2113–2130.



تحقیق در مورد پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , مقاله در مورد پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , پروپوزال در مورد پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , تز دکترا در مورد پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , مقالات دانشجویی درباره پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , پروژه درباره پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , گزارش سمینار در مورد پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO , رساله دکترا در مورد پایان نامه تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات PSO

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس