پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی

word
103
4 MB
32269
1391
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۰,۳۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی

    پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد رشته برق مخابرات (میدان)

       در این پایان­نامه، یک آنتن میکرواستریپی پچ با تغییراتی بسیار موثر در صفحه زمین و بخش تشعشعی آن جهت افزایش کارآیی، ایجاد حالات متنوع از پاسخ فرکانسی و امکان کنترل این حالات  مورد مطالعه قرار می­گیرد. تغییرات اعمال شده بر روی این آنتن باعث ایجاد یک ساختار جدید از آنتن­های میکرواستریپی شده که فرمتی شبیه آنتن پچ میکرواستریپی و عملکردی شبه تک قطبی دارد. طراحی ساختار ارائه شده در بخش اول از یک آنتن پچ میکرواستریپی شروع شده است. ابعاد آنتن برابر 34 ×20 میلی­مترمربع می­باشد. برای دستیابی به نتایج مطلوب، صفحه زمین و پچ تشعشعی به طور قابل توجه تغییر یافته­اند. این تغییرات در مرحله اول شامل اعمال یک جفت اسلات  Uشکل بر روی صفحه زمین است. برای نخستین بار، یک جفت از شکاف­های  Uشکل مقابل به هم (قائده آنها روبروی هم) در صفحه زمین قرار گرفته­اند. این شکاف­ها نقش یک رزونانس کننده موثر را بازی می­کنند که با توجه به موقعیت و ابعاد آنها، فرکانس رزونانس تعیین می­گردد. سپس یک اسلات با شکل ترکیبی بر روی پچ تشعشعی ایجاد می­گردد. شبیه سازی پارامتری بر روی پارامترهای تاثیر گذار جهت بهینه کردن عملکرد، مورد بررسی قرار گرفته است. با در نظر گرفتن این اصلاحات، دو باند وسیع، 98/3 -38/1 گیگا هرتز و 2/6 – 15/5 گیگا هرتز پوشش داده شده اند. در بخش دوم طراحی آنتن، یک اسلات بسیار کوچک در قسمت خاصی از صفحه زمین اضافه شده است. این اسلات نقش سوئیچ را در آنتن ایفا می­کند، لذا پاسخ های فرکانسی مختلف مانند حالت­های تک باندی یا چند باندی و همچنین باند باریک و یا باند پهن در کل باند فرکانسی 6-5/1 گیگاهرتز قابل دستیابی می­باشند. در این بخش نیز مکان اسلات برای عملکرد بهتر، بررسی و بهینه شده است.

    فصل اول

    آنتن­های میکرواستریپ، تعریف و ساختار آن

    1-1 تعریف آنتن­ میکرواستریپ

    مفهوم تشعشع کننده­های میکرواستریپ برای اولین بار توسط Deschamps در اواخر سال 1953 مطرح و اولین آنتن عملی درسال1970ساخته شد. از آن زمان به بعد تحقیقات وسیعی روی آنتن­های میکرواستریپ مختلف انجام شد. یک آنتن میکرواستریپ در ساده ترین نوع پیکربندی، همانطور که در شکل1-1 نشان داده شده است، شامل یک عایق با ثابت دی الکتریک کمتر از 10 ( ) است که در یک طرف آن، صفحه زمین و در طرف دیگر آن، صفحه تشعشعی قرارگرفته است. جنس صفحه هادی تشعشعی عموما از طلا و مس می باشد. این هادی شکل های متفاوتی می­تواند داشته باشد ولی معمولا شکل­هایی مورد استفاده قرار می­گیرند که انتظار می­رود عملکرد مناسبی داشته باشند و بتوان آن­ها را به راحتی مورد تحلیل قرار داد. انواع مختلف عایق­ها، ثابت دی الکتریک و تانژانت تلفات متفاوتی دارند. به طور ایده­ال در مبحث آنتن، ثابت دی الکتریک عایق برای افزایش میدان­های پراکندگی و تشعشع کننده باید کمتر از 5/2 باشد [1].

    شکل 1-1: پیکربندی آنتن میکرو استریپ ساده[1[.

    1-2 مزایا و معایب آنتن­های میکرواستریپ

    آنتن­های میکرواستریپ مزایای متعددی نسبت به آنتن­های مرسوم مایکروویو دارند که باعث به کارگیری آن­ها در رنج وسیع فرکانسی از 100مگاهرتز تا 100گیگا هرتز شده است که بعضی از این مزایا عبارتند از : 

    1

    1) داشتن وزن و حجم کم و ساختار صفحه ای با ضخامت کم

    2) امکان ساخت بصورت خیلی ارزان برای تولید انبوه

    3) سادگی ساخت یکپارچه با MIC ها روی یک زیرلایه

    4) امکان داشتن پلاریزاسیون خطی و یا دایروی با روش­های تغذیه آسان

    5) امکان طراحی برای حالت دو فرکانسی و دو پلاریزاسیون

    6) خطوط تغذیه و شبکه های تطبیق بطور همزمان با ساختار آنتن ساخته می­شود.

    آنتن­های میکرو استریپ با وجود داشتن این مزایا دارای معایبی بصورت زیر هستند:

    1) پهنای باند باریک و مسائل مرتبط با خطای ساخت

    2) بهره کمتر

    3) تلفات اهمی زیاد در ساختار تغذیه آرایه ها

    4) تشعشع به صورت نیم صفحه

    5) داشتن ساختار پیچیده تغذیه برای آرایه ها

    6) داشتن خلوص پلاریزاسیون[1] ضعیف

    7) تشعشعات فرعی از تغذیه و نقاط اتصال

    8) تحریک موج­های سطحی

    9) قابلیت­های مدیریت توان ضعیف

    آنتن­های میکرواستریپ پهنای باند باریکی در حد 1 تا 5 درصد در حالت عادی دارند که معیار محدود کننده عمده برای کاربردهای این آنتن­ها می­باشد. بیشترین تلاش محققین در این مقوله صرف افزایش پهنای باند این آنتن­ها شده است و پهنای باندهایی تا 70 درصد بدست آمده است [2] و [3].

    1-3   انواع آنتن­های میکرواستریپ

    2

    آنتن­های میکرواستریپ نسبت به آنتن­ های مرسوم مایکروویوی توسط تعداد زیادی از پارامترهای فیزیکی توصیف می­شوند. این آنتن­ها دارای انواع مختلفی با ویژگی­های مخصوص به خود بوده و برای کاربرد ­های

    متنوعی با توجه به مشخصات مورد نظر استفاده می­شوند. تمام آنتن­های میکرواستریپ به چهار دسته اصلی تقسیم بندی می­شوند:

    آنتن ­های پچ میکرواستریپ

    آنتن ­های دو قطبی میکرواستریپ

    آنتن­های اسلات میکرواستریپ

    آنتن­های میکرواستریپ موج رونده

    1-3-1 آنتن­های پچ[2] میکرواستریپ

    این آنتن­ها شامل یک پچ مسطح یا غیرمسطح که در یک طرف دی الکتریک و صفحه زمین در سوی دیگر دی الکتریک می­باشند. ضخانت پچ عموما در نظر گرفته می­شود. زیر لایه­های زیادی وجود دارند که برای طراحی آنتن­های میکرواستریپ استفاده می­شوند و ثابت­های دی الکتریک آن­ها معمولا در رنج بین2/2 تا12 می­باشند. ارتفاع زیرلایه در این آنتن­ها می­با­شد. ثابت­های دی الکتریک کم، دارای بازده بالا و پهنای باند بیشتری هستند که البته با بزرگتر بودن ارتفاع زیر لایه همراه است. زیر لایه­های نازک با ثابت­های دی الکتریک بیشتر برای مدارات مایکروویو مطلوبند چون آن­ها نیاز به میدان­های محدود دارند تا تشعشعات نامطلوب را مینیمم کنند، لکن دارای پهنای باند و بازده پایین­تری خواهند بود. پچ دارای اشکال مختلف می­باشد

     

    Abstract

    In this thesis, a new modified microstrip antenna with novel operation is presented to cover different frequency bands between 1.5 and 6 GHz. The total size of antenna is 20×34 mm2. And so, dimension of proposed antenna is smaller than other previous prototypes.

    At first, antenna has a structure which is similar to microstrip patch antenna. To achieve different frequency response and excite the new resonances, two equal U-shaped slots, as two open slot resonators, are employed in two opposite sides of the horizontal middle line of the ground plane, like the mirror image, with special distance from each other. In the proposed case, a particular current path between two slots is generated, which can control the frequency response such as multiple and single bands as well as narrow and wide bands. In the next stage, simple rectangular patch is changed to ring patch and then a T-shaped stub is used inside the ring patch to generate the additional current paths on the patch. In this case, the new coupling paths between the modified patch and slotted ground plane can be achieved. Therefore, the number of resonances, matching, and bandwidth of the antenna can be controlled

  • فهرست و منابع پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی

    فهرست:

    آنتن­های میکرواستریپ، تعریف و ساختار آن  

     تعریف آنتن میکرواستریپ ....................................................................................................................1                                                          

    مزایا و معایب آنتن­های میکرواستریپ ................................................................................................... 1  

    انواع آنتن­های میکرواستریپ ................................................................................................................. 2

    آنتن­های پچ میکرواستریپ ...........................................................................................................3

    آنتن­های دوقطبی میکرواستریپ................................................................................................... 4 

    آنتن­های اسلات میکرواستریپ.......................................................................................................4 

    آنتن­های میکرواستریپ موج رونده.................................................................................................5

    کاربردهای آنتن­های میکرواستریپ..........................................................................................................7

    انواع روش­های تغذیه آنتن­های میکرواستریپ..........................................................................................8

    خط میکرواستریپ.........................................................................................................................8

    پروب کواکسیال............................................................................................................................9

    تزویج مجاورتی ..........................................................................................................................10

    تزویج روزنه ای...........................................................................................................................12

    تغذیه موجبری...........................................................................................................................13

    روش­های تحلیل آنتن میکرواستریپ..................................................................................................13

    مدل خط انتقال...........................................................................................................................14

    اثرات لبه­ای.....................................................................................................................................14

    تاثیر طول موثر در فرکانس رزونانس.................................................................................................16

    طراحی آنتن میکرواستریپ............................................................................................................. 17

    مدل محفظه................................................................................................................................18

    ب

    آرایش میدان­ها (مدها)-  ....................................................................................................  19چگالی جریانهای معادل...................................................................................................................23پارامترهای مهم در بررسی عملکرد آنتن های میکرواستریپی.................................................................27

    پهنای باند فرکانسی (امپدانسی) .................................................................................................27

    پترن تشعشعی............................................................................................................................28

    سمت­گرایی و بهره .......................................................................................................................28

    امپدانس ورودی درآنتن میکرواستریپ.........................................................................................29

    افزایش پهنای باند آنتنهای میکرواستریپ.............................................................................................30

     

    فصل دوممعرفی آنتن­های اسلات میکرواستریپ و تک قطبی چاپی

    آنتن اسلات..........................................................................................................................................33

    معرفی آنتن اسلات........................................................................................................................ 33

    روش­های تغذیه­ی آنتن­های اسلات میکرواستریپ............................................................................34   

    طراحی آنتن اسلات تغذیه شده با خط میکرواستریپ.......................................................................36

    روش­های پهن باند کردن آنتن­های اسلات میکرو استریپ.................................................................36

    معرفی انواع آنتن­های اسلات میکرواستریپ......................................................................................37

    آنتن اسلات حلقه مربعی.................................................................................................................37

    آنتن اسلات حلقوی دایروی............................................................................................................38

    آنتن اسلات باریک شونده...............................................................................................................39

    آنتن  تک قطبی...................................................................................................................................40

    معرفی و ساختار آنتن تک قطبی...................................................................................................40

    روش­های افزایش پهنای باند آنتن­های تک­قطبی چاپی...................................................................43

    روش­های بهبود مشخصات تشعشعی آنتن­های تک­قطبی چاپی...................................................... 47

     نتیجه گیری ......................................................................................................................................50

    ت

     

        فصل سوم    انواع آنتن­های ترکیبی تک ­قطبی-­ شکافدار(Monopole – Slot  Antenna)

    مقدمه ................................................................................................................................................52

     آنتن نوع اول......................................................................................................................................53

    ساختار اول: شکاف مستطیلی........................................................................................................53

    ساختار دوم: شکاف L شکل با سه حالت مختلف برای تغذیه...........................................................54

    ساختار سوم: شکاف T شکل با خط تغذیه افقی..............................................................................57

    ساختار چهارم: دو شکافL  با دو تغذیه ترکیبی عمودی- مورب......................................................58

    آنتن نوع دوم  .....................................................................................................................................58

    آنتن نوع سوم  ....................................................................................................................................61

    نتیجه گیری .......................................................................................................................................67

        فصل چهارم آنتن میکرواستریپ شبه تک­قطبی با دو باند وسیع و قابلیت کنترل پاسخ فرکانسی 

    چکیده.................................................................................................................................................68

     مقدمه ...............................................................................................................................................69

    طراحی آنتن و مطالعه پارامتری............................................................................................................70

    4-3-1    طراحی ونتایج عملی آنتن میکرواستریپ شبه تک­قطبی با دو باند وسیع..........................................70

    4-3-2   طراحی و نتایج عملی آنتن­ میکرواستریپ شبه تک­قطبی با دو باند وسیع و قابلیت کنترل پاسخ فرکانسی

    ..................................................................................................................................................................82

        فصل  پنجم     نتیجه گیری کلی و پیشنهادات برای مطالعات آتی

    4-4     نتیجه گیری کلی...............................................................................................................................85

    4-5     پیشنهادات برای مطالعات آتی.............................................................................................................86

    مراجع   .......................................................................................................................................................87

     

     

    منبع:

     

    Ramesh Garg, Prakrash Bhartia, Inder Bahl, Apisak Ittipiboon, "Microstrip Antenna Design

    Handbook," Artech House, 2000

     

    James, J. R., and P. S. Hall, Handbook of Microstrip Antennas, vol.1, London: Peter Peregrinus Ltd., 1989.

     

    Lee, H. F., and W. Chen, Advances in Microstrip and Printed Antennas, New York: John Wiley & Sons, 1997.

     

    James, J.R., and P.S. Hall (Eds.), Handbook of Microstrip Antennas, peter peregrines, London, UK,1989.

     

    Dubost,G., Flat Radiating Dipoles and Applications to Array, Research Studies Press, Newyork,1981.

     

    Jianxin Liang, "Antenna study and design for ultra wideband communication applications," A thesis submitted to the University of London for the degree of Doctor of Philosophy, July 2006.

     

    C. A. Balanis, "Antenna Theory Analysis and Design," 2005, John Wiley & Sons, INC.

     

    Girish Kumar and K.P. Ray, "Broadband microstrip antennas,"2003, ARTECH HOUSE, INC.

     

    R. Garg, P. Bahartia, I. Bahl and A. Itripiboon, "Microstrip Antenna Design Handbook," 2001.

     

    Menzel, W., and W. Grabeherr, "A Microstrip Patch Antenna with Coplanar Line Feed"IEEE Microwave and Guided Wave Lett., vol.1, 1991, pp.340-342.

     

    Smith, R., and J.T .Williams, "Coplanar Waveguide Feed for Microstrip Patch Antennas, Electron.lett" vol.28, 1992.pp.2272-2274.

     

    F. Yang and Y. Rahmat-Samii, "Patch antennas with switchable slots (PASS) in wireless communications: concepts, designs and applications," IEEE Antennas Propag. Mag., vol.47, no. 2, pp.13–29, Apr.2005. 

     

    P. K. Agrawal and M. C. Bailey, "An Analysis Technique for Micnistrip Antennas," IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol.25, no.6, pp.756-759, November 1977.

     

    M. C. Bailey and M.  D. Deshpande, "Integral Equation Formulation of  Microstrip Antennas," IEEE Trans. Antennas Propagat, vol.30, no.4, pp.651-656, July 1982.

     

    87

    Y.T. Lo, D. Solomon, and W.F. Richards, "Theory and Experiment on Microstrip Antennas," IEEE Trans. Antenna Propagat., vol.AP-27, no.2, pp.137-145, March 1979.

     

    K. R. Carver and J.W. Mink, "Microstrip Antenna Technology, "IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-29, no.1, pp.2-24, January 1981.

     

    R. J. Mailloux, J.F. Mcllvenna, and N.P Kernweis, "Microstrip Array Technology Antennas," IEEE Trans. Antennas Propagat, vol. AP-29, no.1, pp.25-27, January 1981.

     

    پایان نامه کارشناسی ارشد –مخابرات سال 1390 دانشگاه ارومیه ، آسیه حبشی

     

    W. F. Richards, "Microstrip Antennas," Chapter 10 in Antenna Handbook: Theory, Applications and Design (Y. T. Lo and S. W. Lee. eds.).Van Nostrand Reinhold Co., New York, 1988.

     

    J. William and R. Nakkeeran,"CPW- Fed UWB Slot Antenna with Cross like Tuning Stub" IEEE conference, 2010.

     

    H. Ghali and T. Moselhy, "Broad-band and circularly polarized space-filling-based slot antennas," IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol.53, no.6, pp. 1946–1950, Jun.2005.

     

    پایان نامه کارشناسی ارشد –مخابرات سال 1376 دانشگاه ارومیه ، رضا ذاکر

     

    K. Chung, S. Hong, and J. Choi, "Ultrawide-band printed monopole antenna with band-notch filters," IET Microw. Antennas Propag., vol.1, no.2, pp.518–522, Apr.2007.

     

    T. Edwards, "Foundations for Microstrip Circuit Design," 2nd Ed. New York: Wiley, 1992.

     

    C. Y. Hong, C. W. Ling, I. Y. Tarn, and S. J. Chung, "Design of a planar ultrawideband antenna with a new band-notch structure," IEEE Trans. Antennas Propag., vol.55, no.12, pp.3391–3396,Dec,2007.

     

    J. Jung, W. Choi, and J. Choi, "A small wideband microstrip-fed monopole antenna," IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 15, no. 10, pp. 703–705, Oct. 2005.

     

    Q. Wu, R. Jin, J. Geng, and M. Ding, "Printed omni-directional UWB monopole antenna with

    very compact size," IEEE Trans. Antennas Propag., vol.56, no.3, pp.896-899, Mar.2008.

     

    K.L. Wong  and Y.  Chi,  "Internal  multiband  printed  folded slot  antenna  for  mobile  phone  application," Microwave  Opt  Technol  Lett, vol.49, no.8, pp.1833-1837, 2007.

     

    S.I. Latif, L. Shafai, andS. K. Sharma, "Bandwidth enhancement and size reduction of microstrip slot antennas," IEEE Trans. Antenna Propag., vol.53, no.3, pp.994–1003, Mar.2005.

     

    Ch. –I. Lin, K. –L. Wong, and Sh. -H. Yeh, "Printed Monopole Slot Antenna for Multiband

    88

    Operation in the Mobile Phone" IEEE Conference, 2007.

    مقاله مرتضی رضایی،جواد نوری­نیا، چنگیز قبادی،"طراحی یک آنتن تک قطبی شکاف­دار برای کاربرد در گوشی تلفن همراه برای باندهای GSM850/900/DCS/PCS/UMTS/WLAN2.4، " هفدهمین کنفرانس مهندسی برق ایران داننشگاه علم و صنعت ایران، جلد پنجم مخابرات، صفات 62-67 ،22-24. اردیبهشت 1388.

     

    N. Behdad  and  K. Sarabandi,  "A wide-band  slot  antenna  design employing  a  fictitious  short  circuit  concept,"  IEEE  Trans. Antennas Propag., vol. 53, no.1, pp.475-482, 2005.

     

    P. S. Hall, P. Gardner, J. Kelly, E. Ebrahimi,M. R. Hamid, F. Ghanem, F. J. Martínez, and D. Vargas, "Reconfigurable antenna challenges for future radio systems," in Proc. EuCAP, 2009, pp. 949–955.

     

    P.Y.Qin,A.R.Weily,Y.J.Guo, T. S. Bird, and C. H. Liang, "Fre quency reconfigurable quasi-Yagi folded dipole antenna," IEEE Trans. Antennas Propag.,vol.58, no.8, pp.2742–2747, Aug.2010.

     

    T.Wu,R.L.Li,S.Y.Eom,S.S.Myoung, K. Lim, J. Laskar, S. I. Jeon, andM.M.Tentzeris, "Switchable quad-band antennas for cognitive radio base station applications," IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 58, no.5, pp.1468–1476, May 2010.

     

    Y. Yu, J. Xiong, H. Li, and S. He, "An electrically small frequency re- configurable antenna with a wide tuning range," IEEE Antennas Wire- less Propag. Lett., vol.10, pp.103–107, 2011.

     

    M.N.M.Kehn, Ó.Q.Teruel,and E.R.Iglesias,"Reconfigurable loaded planar inverted-F antenna using varactor diodes," IEEE An- tennas Wireless Propag. Lett., vol.10, pp.466–469, 2011.

     

    M.R.Hamid,P.Gardner,P. S. Hall, and F. Ghanem, "Switched-band Vivaldi antenna, "IEEE Trans. Antennas Propag., vol.59, no.5, pp.1472–1480, May 2011.

     

    A.P.Saghati, M.Azarmanesh, and R. Zaker, "A novel switchable single- and multifrequency triple-slot antenna for 2.4-GHz Bluetooth, 3.5-GHz WiMAX and 5.8-GHz WLAN," IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., vol.9, pp.534–537, 2010.

     

    F.Mirzamohammadi, J.Nourinia and Ch.Ghobadi, "A Novel Dual-Wideband Monopole-Like Microstrip Antenna with Controllable Frequency Response," IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., vol.11, pp.289–291, 2012.



تحقیق در مورد پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, مقاله در مورد پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, پروپوزال در مورد پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, تز دکترا در مورد پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, پروژه درباره پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, گزارش سمینار در مورد پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی, رساله دکترا در مورد پایان نامه طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرو استریپی جدید با قابلیت کنترل چند باند فرکانسی

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس