دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش برق-مخابرات
با عنوان :بررسی آثار تزویج در آرایه ای ازآنتن های سیمی برای کاربرد در رادار پسیو
پایان نامهی کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق- مخابرات (میدان)
بررسی آثار تزویج در آرایهای ازآنتنهای سیمی برای کاربرد در رادار پسیو
استاد راهنما
دکتر عباس علیقنبری
بهمن ماه 1390
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
بررسی آثار تزویج در آرایهای از آنتنهای سیمی برای کاربرد در رادار پسیو
به کوشش
رئوف طوقی
همواره آشکارسازی اهدافی که از دید بصری مصون هستند مورد توجه بوده است. برای شناسایی اهداف میتوان از امواج الکترومغناطیس استفاده کرد. اولین قدم برای دریافت امواج، یک آرایه مناسب آنتن است. امواج پس از رسیدن به آنتن باعث شارش جریانی روی سطح آن میشوند. میزان جریان شارشی تابعی از پارامترهای مختلفی مثل نوع آنتن، سطح مقطع موثر آنتن، محل قرار گرفتن آنتن، دامنه و زاویه ورود جبهه موج و… است.
کاری که در این پایان نامه انجام شده است محاسبهی اندازه و فاز جریان القا شده روی آنتنهای سیمی، در اثر تحریک جبههموج الکترومغناطیسی است. برای این منظور بکمک روش عددی مومنت، نرمافزاری تهیه شده است که جریان ناشی از برخورد جبههموج به آنتن را روی سیمهای آنتن محاسبه می کند. این نرم افزار یکی از جوابهای معادلهی انتگرال- دیفرانسیلی ماکسول بنام معادلهی هالن را حل می کند. بعلاوه در این پایان نامه ، بررسی تاثیر توابع پایه مختلف بر دقت حل مسئله در روش مومنت مورد بررسی قرار گرفته است. در معادلهی هالن از توابع پالسی، مثلثی و سینوسی بعنوان توابع پایه روش مومنت استفاده شده و دقت و سرعت همگرایی مقایسه شده است. همچنین، نمودارهایی از تاثیر زاویه ورود جبههموج بر اندازه و فاز ولتاژ ترمینال آرایههایی از آنتنهای مختلف سیمی ارائه شده است. نیز ماتریسی بنام ماتریس کالیبراسیون[1] معرفی شده است تا جبرانسازی تزویج متقابل بین ولتاژ اندازه گیری شده از ترمینال آنتنها را انجام دهد و با بهره گرفتن از ولتاژ بدون تزویج بدست آمده، زاویهی ورود جبههموج با بهره گرفتن از الگوریتم میوزیک[2] محاسبه شود. روش ارائه شده برای محاسبهی ماتریس کالیبراسیون و نیز نحوهی استفاده از آن در جهتیابی، بهبود نسبی دقت جهتیابی در مقایسه با روشهای قبلی را نتیجه میدهد.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه …………………………. 2
فصل دوم: آشنایی با رادار پسیو
2-1- مقدمهای از رادار پسیو……………… 5
2-2- آنتنهای گیرندهی رادار پسیو…………. 6
2-3-تزویج متقابل در آرایه آنتنها………… 7
2-3-1-تزویج در مد فرستندگی…………….. 8
2-3-1-تزویج در مد گیرندگی……………… 9
2-4- محاسبهی امپدانس متقابل و ماتریس کالیبراسیون 10
2-4-1- روش امپدانس متقابل گیرندگی……… 10
2-4-2- محاسبهی ماتریس کالیبراسیون……… 12
فصل سوم: بدست آوردن جریان روی سطح آنتنهای سیمی
با بهره گرفتن از روش مومنت
3-1- معادلات انتگرالی ( )………………. 14
3- 2- توابع گرین………………………. 15
3-2-1-خصوصیات تابع گرین………………. 16
3- 3- توابع پایه و وزن…………………. 17
3- 4- حل عددی معادلات الکترومغناطیس ……… 20
3- 5- الگوریتمهای حل عددی معادلات الکترومغناطیس 20
3- 6- استفاده از روش مومنت برای حل مسائل الکترومغناطیس 21
3- 7- سیمهای نازک به عنوان آنتن گیرنده…… 22
عنوان صفحه
3- 7- 1- محاسبهی جریان القا شده روی سیم نازک در اثر
جبهه موج برخوردی ………………….. 25
3- 7- 2- حل عددی معادلهی هالن با بهره گرفتن از روش مومنت 27
فصل چهارم: محاسبهی جریان القا شده روی آرایهای از چهار دایپل
4- 1- محاسبهی جریان القا شده روی 4 دایپل در اثر جبههموج برخوردی
با در نظر گرفتن تزویج متقابل بین آنها…… 30
4-2- آنتن دوقطبی خمشده…………………. 42
4-3- افزودن بار به مرکز سیم………….. 44
فصل پنجم: خصوصیات نرمافزار و نحوهی تهیه آن
5-1-پیاده سازی روابط و معادلات نوشته شدهی فصل چهارم با استفاده
از زبان برنامهنویسی ……………….. 47
5-1-1-انتگرال گیری عددی بکمک روش ذوزنقهای. 48
5-1-2-حل دستگاه معادلات (4-32) و (4-33)….. 49
5-2-روش کار و قابلیت نرم افزار………….. 51
5-2-1- مشاهده نتایج محاسبات………….. 54
5-2-2- سایر امکانات این پنجره ………… 55
فصل ششم: نتایج
6- 1- مقدمه…………………………… 58
6- 2– مقایسه جواب نرمافزار با نرمافزار طراحی شده 58
6- 3– محاسبهی خطای محاسبات در نتیجهی تابع پایه انتخابی
و تقسیمبندی سیم انتگرال گیری عددی با بهره گرفتن از روش ذوزنقهای…………………………………….. 64
6-4- مقایسه جریان محاسبه شده روی سیمهای آنتن یاگی- اودا
با بهره گرفتن از سه نوع تابع پایه…………. 65
6-5- حضور آنتنها در آرایه و تاثیر آن بر اندازه و فاز ولتاژ ترمینالشان……………………………. 68
6-5-1- چهار فولدد دایپل به فاصلهی 0.2 از هم 69
6-5-2- چهار فولدد دایپل به فاصلهی 0.3 از هم 71
6-5-3- سه آنتن یاگی- اودا به فاصلهی 0.2 از هم در حالت عمودی……………………………………. 74
عنوان صفحه
6-5-4- سه آنتن یاگی- اودا به فاصلهی 0.5 از هم در حالت افقی……………………………………. 76
6-5-5- چهار آنتن یاگی- اودا به فاصلهی 0.2 از هم در حالت عمودی……………………………….. 79
6-5-6- چهار آنتن یاگی- اودا به فاصلهی 0.5 از هم در حالت افقی……………………………………. 81
6-6- محاسبهی زاویهی ورود یک جبهه موج به آرایهی افقی 4 آنتن یاگی- اودا……………………………. 84
6-6-1- محاسبهی زاویه ورود جبههموج……… 91
6-6-1-1- استفاده از الگوریتم میوزیک برای تخمین زاویه 91
6-6-1-2- تخمین زاویه بکمک الگوریتم میوزیک و ماتریسهای و …………………………………. 92
6-7- نتایج……………………………. 100
6-8- پیشنهادات………………………… 101
فهرست منابع و مأخذ……………………… 102
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول6-1: اختلاف فاز ولتاژترمینالها محاسبه شده از 63
جدول6-2: اختلاف فاز ولتاژترمینالها محاسبه شده از نرمافزاز طراحی شده……………………………………. 64
جدول 6- 3: اندازه درایههای ماتریس …….. 85
جدول 6- 4: فاز درایههای ماتریس …………. 85
جدول 6- 5: اندازه درایههای ماتریس ……… 86
جدول 6- 6: فاز درایههای ماتریس …………. 86
جدول 6- 7: اندازه درایههای ماتریس ……… 86
جدول 6- 8: فاز درایههای ماتریس …………. 86
جدول 6- 9: اندازه درایههای ماتریس ……… 87
جدول 6- 10: فاز درایههای ماتریس ………… 87
جدول 6- 11: اندازه درایههای ماتریس …….. 87
جدول 6- 12: فاز درایههای ماتریس ………… 87
جدول 6- 13: اندازه درایههای ماتریس ……. 87
جدول 6- 14: فاز درایههای ماتریس ………… 88
جدول 6- 15: اندازه درایههای ماتریس …….. 88
جدول 6- 16: فاز درایههای ماتریس ………… 82
جدول 6- 17: اندازه درایههای ماتریس …….. 88
جدول 6- 18: فاز درایههای ماتریس ………… 89
جدول 6- 19. اندازه درایههای ماتریس …….. 89
جدول 6- 20: فاز درایههای ماتریس ………… 89
جدول 6- 21: اندازه درایههای ماتریس ……. 89
جدول 6- 22: فاز درایههای ماتریس ……….. 90
جدول 6- 23: اندازه درایههای ماتریس ……. 90
عنوان صفحه
جدول 6- 24: فاز درایههای ماتریس ……….. 90
جدول 6- 25:. اندازه درایههای ماتریس امپدانس متقابل 90
جدول 6- 26: فاز درایههای ماتریس امپدانس متقابل 91
جدول 6- 27: اندازه درایههای ماتریس امپدانس متقابل 91
جدول 6- 28: فاز درایههای ماتریس امپدانس متقابل 91
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 2- 1: آرایه ای از آنتنهای گیرنده……….. 6
شکل 2- 2: مکانیزم تزویج بین آنتن m و n در مود فرستندگی 9
شکل 2- 3:مکانیزم تزویج بین آنتن m و n در مود گیرندگی 10
شکل 3- 1: سیم نازک به عنوان آنتن گیرنده……. 25
شکل 4- 1: طرز قرار گرفتن چهار سیم در یک آرایه 31
شکل 4- 2: توابع زیردامنهای مستطیلی………… 35
شکل 4-3: توابع زیردامنهای مثلثی……………. 36
شکل 4- 4: توابع زیردامنهای سینوسی………….. 36
شکل 4- 5: فولدد دایپل……………………. 42
شکل 4- 6: افزودن بار به وسط سیم………….. 44
شکل 5- 1: نمودار یک تابع مفروض برای انتگرالگیری 48
شکل 5- 2:دامنهی یک تابع دوبعدی برای انتگرالگیری 49
شکل 5- 3: نمای Help Form نرم افزار…………… 51
شکل 5- 4. نمای پنجرهی Basic Information نرمافزار… 52
شکل 5- 5: نمای پیغام پایان محاسبات………… 54
شکل 5-6: نمای load Results نرمافزار…………… 55
شکل 5- 7: نمایی از طریقهی نمایش یک جواب نمونه 56
شکل 6- 1: نحوهی چیدمان آرایهی چهار آنتن یاگی- اودا 59
شکل 6- 2: اندازه جریان محاسبه شده روی سیمهای آنتن
یاگی- اودا بوسیلهی ………………….. 59
شکل 6- 3: اندازه جریان محاسبه شده روی سیمهای آنتن یاگی- اودا
بوسیلهی نرمافزار طراحی شده……………….. 60
شکل 6-4: فاز جریان محاسبه شده روی سیمهای آنتن یاگی- اودا بوسیلهی ……………………………………. 60
عنوان صفحه
شکل 6-5: فاز جریان محاسبه شده روی سیمهای آنتن یاگی- اودا بوسیلهی
نرمافزار طراحی شده……………………… 61
شکل 6-6: قسمت حقیقی جریان محاسبه شده روی سیمهای
آنتن یاگی- اودا بوسیلهی ……………… 62
شکل 6-7: قسمت حقیقی محاسبه شده روی سیمهای آنتن
یاگی- اودا بوسیلهی نرمافزار طراحی شده……. 62
شکل 6-8: قسمت موهومی جریان محاسبه شده روی سیمهای
آنتن یاگی- اودا بوسیلهی ……………… 63
شکل 6-9: قسمت حقیقی محاسبه شده روی سیمهای آنتن یاگی- اودا
بوسیلهی نرمافزار طراحی شده……………….. 63
شکل 6 -10: درصد اختلاف ولتاژ در ترمینال دایپل برای N از 5 تا 150………………………………………. 65
شکل 6 – 11: درصد اختلاف ولتاژ در تمام نقاط دایپل برای N از 5 تا 150……………………………………. 63
شکل 6- 12: برخورد یک جبههموج الکترومغناطیسی با یک آنتن
یاگی- اودا با دو رفلکتور و سه دایرکتور ….. 66
شکل 6- 13: تخمین اندازه(منحنی بالا) و فاز(منحنی پایین) جریان القا شده
روی سیمهای آنتن با تابع پایه پالس و N=80 …. 66
شکل 6- 14: تخمین اندازه(منحنی بالا) و فاز(منحنی پایین) جریان القا شده
روی سیمهای آنتن با تابع پایه مثلثی و N=30….. 67
شکل 6- 15: تخمین اندازه (منحنی بالا) و فاز (منحنی پایین) جریان القا شده
روی سیمهای آنتن با تابع پایه سینوسی و N=20…. 67
شکل 6- 16: مقایسه تخمین اندازه(منحنی بالا) و فاز(منحنی پایین) جریان
القا شده روی سیمهای آنتن با سه تابع پایه پالس، مثلثی و سینوسی………………………………………. 68
شکل 6- 17: چیدمان چهار فولدد دایپل به فاصلهی 0.2 از هم 69
شکل 6- 18: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در
دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج………………………………………. 70
شکل 6- 19: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در حالت
بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج.. 70
شکل 6- 20: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در حالت
با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج…. 71
شکل 6- 21: چیدمان چهار فولدد دایپل به فاصلهی 0.3 از هم 72
عنوان صفحه
شکل 6- 22: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در
دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج………………………………………. 72
شکل 6- 23: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در حالت
بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج. 73
شکل 6- 24: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در حالت
با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج…. 73
شکل 6- 25: چیدمان عمودی سه آنتن یاگی- اودا به فاصلهی 0.2 از هم………………………………………. 74
شکل 6- 26: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای عمودی
فوق در دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج………………………………… 75
شکل 6- 27: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای عمودی فوق
در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج در حالت بدون تزویج 75
شکل 6- 28: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای عمودی فوق
در حالت با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج 76
شکل 6- 29: چیدمان افقی سه آنتن یاگی- اودا به فاصلهی 0.5 از هم………………………………………. 77
شکل 6- 30: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای افقی فوق
در دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج………………………………………. 77
شکل 6- 31: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای افقی فوق
در حالت بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج 78
شکل 6- 32: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای افقی فوق
در حالت با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج 78
شکل 6- 33: چیدمان عمودی چهار آنتن یاگی- اودا به فاصلهی 0.2 از هم…………………………………….. 79
شکل 6- 34: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق
در دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج………………………………………. 80
شکل 6- 35: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق در حالت
بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج. 80
شکل 6- 36: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق در حالت
با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج… 81
شکل 6-37: چیدمان افقی چهار آنتن یاگی- اودا به فاصلهی 0.5 از هم………………………………………. 82
شکل 6-38: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق
در دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج………………………………………. 82
عنوان صفحه
شکل 6-39: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق
در حالت بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج 83
شکل 6- 40: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق
در حالت با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج 83
شکل6- 41: تخمین زاویه بکمک موزیک از ولتاژ اندازه گیری شده از ترمینال
برای جبهه موج ورودی از زاویهی ……….. 92
شکل6- 42: تخمین زاویه بکمک موزیک از ولتاژ کالیبره شده با برای
جبهه موج ورودی از زاویهی ……………… 93
شکل6- 43: تخمین زاویه بکمک موزیک از ولتاژ کالیبره شده با برای
جبهه موج ورودی از زاویهی …………….. 94
شکل6- 44: تخمین زاویه بکمک موزیک از ولتاژ کالیبره شده با ماتریس
امپدانس برای جبهه موج ورودی از زاویهی . 95
شکل6- 45: تخمین زاویه بکمک موزیک از ولتاژ کالیبره شده با ماتریس
برای جبهه موج ورودی از زاویهی ……… 96
شکل6- 46: تخمین زاویه بکمک موزیک از ولتاژ کالیبره شده با برای
جبهه موج ورودی از زاویهی ……………. 97
شکل6- 47: تخمین زاویه بکمک موزیک از ولتاژ کالیبره شده با برای
جبهه موج ورودی از زاویهی ……………. 98
شکل6- 48: تخمین زاویه بکمک موزیک از ولتاژ کالیبره شده با ماتریس
امپدانس برای جبهه موج ورودی از زاویهی . 99
فصل اول
مقدمه
پیش از این، برای فهم قابلیت و کارایی آنتنهای طراحی شده باید آنها ساخته میشدند، در نتیجه تحلیل کارایی آنتنهای طراحی شده مستلزم هزینه های زیادی بود و گاهی برای ایجاد کوچکترین تغییر در طراحی و بررسی نتایج آن، باید کل روند ساخت دوباره طی میشد. با پیشرفت علم و تکنولوژی کامپیوتر، محققین و مهندسین آنتن و انتشار امواج توانستند بکمک روشهای عددی الکترومغناطیسی مسایل پیچیده را با دقت قابل قبول شبیه سازی و حل نمایند.
همگام با پیشرفت تکنولوژی و تولید کامپیوترهای قدرتمندتر، روشهای عددی گسترش داده شده و الگوریتمهای پیچیدهتر و دقیقتر ارائه گردیدهاند. در این پایان نامه از روش های عددی الکترومغناطیسی برای حل دقیق یک مسئله عملی در حوزه رادار پسیو استفاده کردهایم و کارایی چند تکنیک عددی را مورد بررسی قرار دادهایم. همچنین نحوه بهبود و یک روش برای حذف آثار مخرب تزویج متقابل در آرایههای آنتن یاگی-اودا را بررسی کردهایم.
در این رساله ابتدا توضیح مختصری دربارهی رادار پسیو داده و نحوهی عملکرد آنتن گیرنده در این رادار مورد بررسی قرار گرفته است. پس از آشنایی با توابع گرین و خواص آنها و همچنین توابع پایه و وزن؛ روش مومنت و چگونگی استفاده از این روش برای حل معادلات الکترومغناطیس بررسی شده است. سپس آنتنهای سیمی معرفی شده و جریان روی سیمهای این آنتنها تحت تاثیر میدان خارجی بدست آمده است. برای این منظور معادله هالن از روش مومنت حل شده است. علاوه بر این روند پیادهسازی روش مومنت برای حل معادلات مورد نظر و همچنین دغدغههای موجود در این پیاده سازی نیز عنوان شده است. در آخر نتایج بصورت جدول و نمودار نشان داده شده است.
در فصل دوم مختصری از رادار دوپایه[3] ، بررسی آنتنهای گیرنده و مشکلاتی که در طراحی آنتن گیرنده وجود دارد بیان میشود. در فصل سوم برای بدست آوردن جریان القا شده روی سطح آنتنهای سیمی، معادلهی انتگرالی سیم نازک را از معادلات الکترومغناطیس ماکسول محاسبه و با بهره گرفتن از روش مومنت چگونگی حل آن نشان داده میشود. در فصل چهارم، جریان القا شده روی سیمهای آرایهای از چهار دوقطبی، در اثر برخورد یک جبهه موج محاسبه میشود. همچنین در این فصل، تاثیر افزودن مقاومت به ترمینال آنتن دوقطبی[4] و خم کردن آنتن دوقطبی[5] بررسی میگردد. در فصل پنجم، به تشریح نرم افزاری که برای محاسبه جریان روی سیمها و محاسبه ولتاژ روی ترمینالهای آنتن طراحی شده و متدهای که برای انتگرالگیری و حل دستگاه معادلات به کار رفته، پرداخته میشود. همچنین طریقهی استفاده از نرم افزار و قابلیتهای آن را ذکر میشود. در فصل ششم، نتایج بدست آمده از پایان نامه به همراه نمودار و جدول نشان داده شده است.
[1] Calibration
[2] Music
[3] Bistatic
[4] Dipole
[5] Folded dipole
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
تعداد صفحه :118
قیمت : 14700 تومان
