پایان ­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مخابرات

گرایش سیستم

استاد راهنما :

دکتر جواد قالیبافان

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده
امروزه از هندسه های فرکتالی در علوم زیادی بهره گیری می گردد. بدون شک یکی از شاخه هایی که هندسه فرکتالی در آنها تاثیر زیادی گذاشته می باشد، الکترومغناطیس و انتشار امواج می باشد. وجود خواص ذاتی هندسه­های فرکتالی باعث ایجاد ویژگی­های مناسبی در تششع­کننده­ها، و منعکس­کننده­ها و آنتن­ها می­گردد که باعث می­گردد این ادوات عملکرد بهتری را در محیط داشته باشند.
 در این پایان­نامه ساختار فرکتالی چندبانده به عنوان یک آنتن مورد مطالعه و خواص انتشاری این ساختار به صورت دقیق مطالعه خواهد گردید. در آغاز مروری مختصر بر روی آنتن­های فرکتای اولیه شامل ساختارهای فرکتالی حلقوی، دوقطبی، چندبانده خواهیم داشت در ادامه به مطالعه روش­های بهبود آنتن چندبانده خواهیم پرداخت این روش­ها شامل تکنیک هایی مانند، ایجاد اختلال در صفحه زمین، تغییر مقایس آنتن در تکرارهای مختلف، ایجاد اتصالات بین پچ و صفحه زمین در مکان­های مشخص و بهره گیری از ساختار سرپینسکی دایره­ای، می­باشد و در فصل سوم یک ساختار فرکتالی مربعی معرفی شده و در انتهای این پایان نامه ساختار پیشنهادی بنده معرفی شده که نتایج شبیه سازی و اندازه­گیری برای این آنتن در این پروژه ارائه شده می باشد
فهرست مطالب
عنوان           صفحه
 فصل اول : مقدمه ای بر آنتن فرکتال
1-1- مقدمه. 2
1-2- روش تحلیل.. 4
فصل دوم :  : آنتن های فرکتالی چند بانده بهبود یافته
2-1- مقدمه. 7
2-2- آنتن سرپینسکی بهبود یافته با بازوهای تطبیق.. 7
2-2-1- خواص تشعشی و امپدانس ورودی.. 8
2-2-2- پترن تشعشعی.. 10
2-3- آنتن سرپینسکی بهبود یافته با مثلث داخلی. 13
2-3-1- آنتن سرپینسکی بهبود یافته مرتبه اول با مثلث داخلی. 13
2-3-2- آنتن سرپینسکی بهبود یافته مرتبه دوم با مثلث داخلی. 15
2-3-2-1- کنترل تشعشعی برای آنتن سرپینسکی بهبود یافته مرتبه دوم با مثلث داخلی.. 18
2-4- آنتن سرپینسکی بهبودیافته با شکاف ها 20
3-4-1-2- کنترل فرکانس آنتن سرپینسکی بهبودیافته با شکاف ها، در مرتبه دوم. 26
3-4-2- آنتن سرپینسکی بهبودیافته با شکافها، در مرتبه سوم 29
2-5- آنتن های سرپینسکی بهبود یافته چند لایه 30
2-6- آنتن های سرپینسکی بهبودیافته برش خورده 33
2-7- آنتن سرپینسکی دولایه، با لایه های مکمل. 36
2-8- آنتن سه بانده مرکب.. 41
2-9- آنتنهای سرپینسکی بهبودیافته دایروی. 48
2-10- آنتن فرکتالی آثولوئی. 51
2-11- آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده 53
2-11-1- آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده عمودی. 53
2-11-2- آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده صفحه ای. 56
2-11-3- آنتن صفحه ای پارانی. 56
فصل سوم :  آنتن فرکتالی مربعی
3-1- مقدمه 62
3-2- مطالعه خاصیت چندبانده بودن ساختار فرکتالی مربعی. 62
3-3- آنتن فرکتالی چندبانده 64
3-4- ساختار فرکتالی مربعی. 66
3-5- تغذیه با خط مایکرواستریپ هم صفحه 67
3-6- پلاریزاسیون دایروی در آنتن های مایکرو استریپ مربعی. 68
3-6-1- آنتن فرکتالی مربعی با پلاریزاسیون دایروی. 70
3-7- طراحی اولیه برای آنتن فرکتالی مربعی با پلاریزاسیون دایروی. 71
3-8- طراحی نهایی برای آنتن فرکتالی مربعی با پلاریزاسیون دایروی. 73
فصل چهارم : طراحی و شبیه سازی آنتن فرکتالی چندبانده
4-1- مقدمه. 80
4-2- طراحی و شبیه سازی آنتن مایکرواستریپ ساده. 80
4-2-2- نتایج شبیه سازی.. 81
4-4- پارامترهای طراحی آنتن مایکرواستریپ چندبانده. 85
4-5-. 86
4-6- نتیجه گیری.. 92
منابع.. 93
مقدمه
به گونه کلی با نظاره طبیعت اطراف با بعضی از هندسه­های خودمتشابهی برخورد می­کنیم که از آنها می­توان به هندسه های فرکتالی دانست. برای مثال، می توان به ساختار فرکتالی شاخه درختان، چشم انداز واقعی طبیعت غروب های خورشید، زمین های ناهموار، موج های روی دریاچه، خط ساحل، توپوگرافی بستر دریا و گیاهان و کوه ها اشکال مختلف ابرها تصریح نمود.
اولین بار ساختارهای فرکتالی توسط بنویت مندلبرت[1] در سال 1975 معرفی شدند، که این ساختارها دارای اشکالی بودند، که هر بخش از آنها ویژگی های کل ساختار را در یک مقیاس کوچکتر دارا بود. این تعریف یک خاصیت مهم این ساختارها را معرفی می نمود، که آن وجود طول نامحدود در حجم محدودی از این ساختارها بود. شکل (1-1) چند نمونه از ساختارهای فرکتالی ساده در طبیعت پیرامون ما را نشان می دهد، که مربوط به ساقه کاج، درخت و چشم انداز طبیعت  می باشد. همان گونه که در شکل های زیر نظاره می کنید هر قسمت از این ساختارها از نظر خواص هندسی، همانند کل ساختار می باشند.
شکل 1-1 : چند نمونه ساختار فرکتالی
امروزه از هندسه­های فرکتالی در علوم زیادی بهره گیری می­گردد. بدون شک یکی از شاخه­هایی که هندسه فرکتالی در آنها تأثیر زیادی گذاشته می باشد، الکترومغناطیس و انتشار امواج می باشد. وجود خواص ذاتی هندسه­های فرکتالی، باعث ایجاد ویژگی­های مناسبی در تشعشع­کننده­ها، منعکس­کننده ها و آنتن­ها می­گردد که باعث می­گردد این ادوات عملکرد بهتری را در محیط داشته باشند.
در این پایان­نامه انواع ساختارهای فرکتالی به عنوان یک آنتن مطالعه می­شوند و خواص انتشاری این ساختارها به صورت مجزا مورد مطالعه قرار می­گیرد. به گونه کلی ساختارهای فرکتالی زیادی را می­توان جهت طراحی آنتن به کار برد.
در اینجا ما تمامی این ساختارها را در چند دسته کلی تقسیم می­کنیم و خواص هر دسته را به صورت کامل اظهار می کنیم. ساختارهای فرکتالی که معمولاً در طراحی آنتن ها مورد بهره گیری قرار می­گیرند به صورت قطعی[2] می­باشند. به بیانی دیگر کلیه ساختارهای فرکتالی که در اینجا مورد مطالعه قرار می­گیرند خاصیت تصادفی نداشته و از یک ارتباط جبری پیروی می­کنند. به طوری که جهت ایجاد هر شکل فرکتالی می­توان از یک روش تکرارشونده مشخص بهره گیری نمود: نکته دیگر که در بهره گیری از هندسه فرکتالی جهت طراحی آنتن بایستی در نظر گرفت، طریقه تکرار هندسه فرکتالی پس از چندین تکرار می­باشد. با در نظر داشتن اینکه در ساختارهای فرکتالی یک طریقه جبری به صورت تکرارشونده جهت انجام یک شکل فرکتالی بهره گیری می­گردد، بایستی توجه داشت که با در نظر داشتن محدودیت­های موجود در ساخت آنتن، نمی­توان تعداد تکرارها را از یک حد معینی افزایش داد. نقطه قطع تکرارها در ساختارهای مختلف فرکتالی، متفاوت می­باشد و نمی­توان قانون کلی برای آن اظهار نمود. بایستی توجه داشت که خواص آنتن­های فرکتالی با افزایش تعداد تکرارهای ساختار از یک حد معین، دیگر تغییر چندانی نکرده و خواص به حالت مشخصی همگرا می­شوند.
به گونه کلی آنتن های فرکتالی با بهره گیری از روش ممان[3] مطالعه می شوند. در این فصل کلیه نتایج براساس شبیه سازی با بهره گیری از روش ممان اظهار گردیده می باشد.
شکل (1-2)، دسته بندی کلی آنتن های فرکتالی را نشان می دهد. آنتن های فرکتالی به سه ساختار کلی، آنتن های حلقوی، آنتن های دوقطبی و آنتن های فرکتالی چندبانده تقسیم بندی شده اند. آنتن های فرکتالی دوقطبی، آنتن های سیمی می باشند که در این شکل فقط یک بازوی آن نشان داده شده می باشد، و بازوی دیگر به صورت قرینه این بازو نسبت به منبع تغذیه می باشد. مانند مزایای آنتن­های فرکتالی دوقطبی در حالت کلی، کم شدن ارتفاع آنتن در مقایسه با آنتن دوقطبی معمولی، برای مقدار امپدانس ورودی ثابت می­باشد. ساختارهای دوقطبی که در شکل زیر به آنها تصریح شده می باشد، ساختار درختی[4] و ساختار کخ[5] می­باشند. دسته دوم آنتن­های فرکتالی، آنتن­های حلقوی می­باشند که بهره گیری از ساختار فرکتالی در این آنتن­ها سبب کاهش ابعاد آنتن و افزایش امپدانس ورودی می­گردد.
شکل 1-2 : دسته بندی کلی آنتن های فرکتالی
دسته سوم آنتن­های فرکتالی که از نظر کاربرد و تنوع نسبت به دو دسته قبلی معروفیت بیشتری دارند، آنتن­های فرکتالی چندبانده می­باشند. در این آنتن­ها وجود چندین بخش یکسان در مقیاس­های مختلف سبب می گردد که آنتن در چندین باند فرکانسی مختلف، عملکرد یکسانی از لحاظ تشعشعی داشته باشد. به این آنتن­ها اصطلاحاً آنتن های خودمتشابه[6] می­گویند. شکل فوق یک نمونه از این آنتن­ها را که به آنتن­های سرپینسکی[7] معروف هستند، نشان می­دهد.
برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص ساختارهای فرکتالی مختلف می توان به مراجع [1] و [2] مراجعه نمود. همچنین در خصوص کاربرد ساختارهای فرکتالی در آنتن­ها می­توان به مرجع [3] مراجعه نمود. همچنین در مرجع [4] می­توان مروری بر مقالات چاپ شده در خصوص آنتن­های فرکتالی داشت. در مراجع فوق، آنتن­های فرکتالی در دو حالت تک المانی و آرایه­ای مورد مطالعه قرار گرفته می باشد.
1-2- روش تحلیل
به گونه کلی برای تحلیل سیستم­های تشعشعی و آنتن­ها نیاز به ابزارهای شبیه­سازی نیرومندی می­باشد، که از آن جمله می­توان به روش ممان تصریح نمود. در این قسمت مروری بر روش ممان جهت تحلیل آنتن­های فرکتالی خواهیم داشت. روش ممان در واقع یک تکنیک عددی جهت حل معادلات انتگرالی حاکم بر آنتن می باشد که این معادلات انتگرالی از توزیع جریان بر روی بدنه آنتن به دست می­آیند. در واقع معادلات انتگرالی که با بهره گیری از روش ممان حل می­شوند، معادلات میدان الکتریکی می­باشند. که این معادلات با فرض شرایط مرزی برای هادی الکتریکی کامل به دست می­آیند. پس در این روش جریان­ها از طریق شرط مماسی میدان الکتریکی بر روی سطح آنتن به دست می آیند، یعنی :
که در عبارت فوق میدان برخوردی، بیانگر میدان در حالت عدم وجود هادی الکتریکی می باشد. و میدان های پراکندگی نیز ناشی از جریان های القایی بر روی سطح آنتن می باشند. حال با بهره گیری از اصل هم ارزی و فرض جریان بر روی هادی به صورت زیر :
می توان معادلات انتگرالی حاکم بر آنتن را به دست آورد. توجه داشته باشید که  در عبارت فوق، توابع پایه شناخته شده ای می باشند، که مجموعه آنها خاصیت متعامد بودن و کامل بودن[8] را امتناع      می کنند.
 
فصل دوم
2-1- مقدمه
در این فصل هدف مطالعه بعضی از ساختارهای بهبود یافته آنتن­های فرکتالی چند بانده می­باشد. این فصل را با معروفترین آنتن فرکتالی چند بانده، یعنی آنتن سرپینسکی [9](SG- MSA) شروع می­کنیم.
امروزه با افزایش کاربرد آنتن­های فرکتالی چند بانده، با پهنای باند زیاد در سیستم­های مخابرات سیار و سایر سیستم­های مخابراتی مانند RFID[10]، روش­های متنوعی جهت افزایش پهنای باند و بهبود خواص چندبانده این آنتن­ها معرفی شده می باشد. مانند این روش­ها می­توان به پشته­سازی کردن[11] آنتن­های فرکتالی، ایجاد اختلال در صفحه زمین، تغییر مقیاس آنتن در تکرارهای مختلف، ایجاد اتصالات بین پیچ و صفحه زمین در مکان­های مشخص، بهره گیری از ساختارهای سرپینسکی دایره­ای و چندین روش دیگر تصریح نمود که در ادامه این فصل مورد مطالعه قرار می­گیرند.
2-2- آنتن سرپینسکی بهبود یافته با بازوهای تطبیق[12]
 یکی از روش­هایی که به مقصود بهبود خواص تشعشعی مانند پترن و تطبیق ورودی، برای آنتن­های سرپینسکی معرفی شده می باشد، بهره گیری از آنتن­های سرپینسکی بهبود یافته با بازوهای تطبیق می­باشد. ساختار کلی آنتن سرپینسکی مرتبه دوم که توسط روش فوق بهبود یافته می باشد، در شکل (2-1) نشان داده شده می باشد.
شکل 2-1 : ساختار کلی آنتن سرپینسکی مرتبه دوم، بهبودیافته با بازوهای تطبیق [1]
در ادامه ضمن مطالعه خواص این ساختار، نتایج شبیه­سازی این ساختار نرم IE3D اظهار می­گردد. نوع        زیرلایه­ای که در این ساختار مورد بهره گیری قرار گرفته می باشد، PTFE[13] می­باشد که دارای 6/2  و 0018/0  ضخامت 1.2  می­باشد. در این ساختار تغذیه از نوع کابل هم­محور واقع در مرکز ساختار می­باشد. محل تغذیه با F مشخص شده می باشد. در این ساختار امپدانس ورودی دیده شده از محل تغذیه، توسط دو پارامتر  که به ترتیب عرض هر بازو و زاویه انحراف بین دو بازو می­باشد، قابل کنترل می­باشد.

تعداد صفحه : 108
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد مهندسی برق: جبران سازی اثر تزویج متقابل المان ها

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: مهندسی برق