دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش برق-مخابرات
با عنوان :بهبود آنتن آرایه ای موج رونده موجبر شکا فدار برای کاهش سطح لوب کناری وپلاریزاسیون متقاطع
بهبود آنتن آرایه ای موج رونده موجبر شکا فدار برای کاهش سطح لوب کناری وپلاریزاسیون متقاطع
استاد راهنما:
دکتر حبیب اله عبیری
شهریور ماه 1391
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
بهبود آنتن آرایه ای موج رونده موجبر شکاف دار برای کاهش سطح لوب کناری و پلاریزاسیون متقاطع
آنتن های موجبر شکاف دار در سال 1943 در دانشگاه Mc-Gill معرفی شدند. ساختار ساده، بازده بالا و پلاریزاسیون خطی این تشعشع کننده ها ، باعث محبوبیت آن ها در بسیاری از کاربردهای راداری شده است. برای پلاریزاسیون عمودی و اسکن زاویه ای زیاد، شکاف های روی بدنه باریک موجبر استفاده می شود. یک شکل متداول از این شکاف ها، شکاف های اریب می باشد. کوپلینگ بین المان های مجاور، به صورت قابل ملاحظه ای سطح لوب کناری را تحت تاثیر قرار می دهد. برای شکاف های روی بدنه باریک موجبر یک فرمول بندی دقیقی در دسترس نیست. به دلیل فرورفتگی طول شکاف ها به بدنه پهن موجبر آنالیز تحلیلی این شکاف ها مشکل است. در این مورد معمولا نتایج اندازه گیری استفاده می شود که بسیار هزینه بر می باشد. در این کار با بهره گرفتن از نرم افزار CST-Microwave Studio که یک تحلیگر میدانی عددی تمام موج می باشد، رسانایی و طول های رزونانس شکاف ها با در نظر گرفتن اثر کوپلینگ به وسیله اعمال شرایط مرزی پریودیک، محاسبه می شود. یک نمودار رسانایی برای المان های متفاوت فراهم و برای طراحی یک آرایه موج رونده موجبر شکاف دار استفاده می شود. کج شدن شکاف ها باعث افزایش پلاریزاسیون متقاطع می شود. در این کار یک نمونه شکاف چرخش نیافته که پلاریزاسیون متقاطع بسیار کمتری را به وجود می آورد پیشنهاد می شود. ساختار پیشنهاد شده از لحاظ ساخت بسیار آسان بوده و دارای مزیت قابل تیونینگ بودن با حساسیت کم به تلرانس ساخت می باشد. در این مورد هم یک نمودار طراحی برای رسانایی شکاف ها که اثر کوپلینگ متقابل بین شکاف ها را در نظر می گیرد فراهم می شود. آرایه طراحی شده با این نمونه از شکاف ها با طراحی با شکاف های اریب مقایسه می شود تا بهبود پلاریزاسیون متقاطع را نشان دهد.
کلید واژه : آنتن های شکاف دار ، سطح لوب کناری ، پلاریزاسیون متقاطع ، موج رونده
فهرست مطالب
فصل1.مقدمه 2
فصل2.تئوری آنتن و آرایه ها 6
2-1. پارامترهای مهم آنتن……………………….. 7
2-1-1. پهنای باند فرکانسی……………………… 7
2-1-2. الگوی تشعشعی………………………….. 8
2-1-3. جهت دهندگی ، بهره و پلاریزاسیون…………… 9
2-2. آنتن های آرایه ای………………………… 14
2-2-1. آرایه خطی یکنواخت……………………… 15
2-2-2. توزیع جریان تیلور……………………… 18
2-3. خلاصه……………………………………. 21
فصل3.معرفی آنتن های آرایه ای موجبر شکاف دار 22
3-1. معرفی انواع شکاف های تشعشع کننده بر روی بدنه موجبر 24
3-2. روش های محاسبه مشخصه های شکاف………………. 28
3-2-1. فرمول های Stevenson………………………. 29
3-2-2. تحلیل مدل پراکندگی…………………….. 30
3-2-3. شکاف اریب روی دیواره کناری موجبر………… 32
3-3. طراحی آرایه های شکاف دار موجبری…………….. 33
3-3-1. طراحی آرایه موجبر شکاف دار از نوع رزونانسی… 36
3-3-2. طراحی آرایه موجبری شکاف دار از نوع موج رونده. 48
3-4. خلاصه……………………………………. 55
فصل4.آرایه موج رونده موجبر شکاف دار با شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر 57
4-1. مقدمه…………………………………… 57
4-2. روش طراحی آرایه موج رونده با شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر 58
4-2-1. برنامه متلب برای محاسبه توزیع جریان خطی تیلور: 58
4-2-2. بدست آوردن فاصله بین المان ها و بررسی تاثیرات آن بر پهنای باند و پترن………………………………….. 60
4-2-3. بدست آوردن دامنه تحریک و رسانایی شکاف ها….. 65
4-2-4. تعیین مشخصات شکاف ها…………………… 68
4-2-5. نتایج شبیه سازی آرایه موجرونده طراحی شده با شکاف اریب 74
4-3. خلاصه……………………………………. 82
فصل5.شکاف های چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 84
5-1. مقدمه…………………………………… 84
5-2. نحوه تحریک شکاف های چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 85
5-3. ساخار پیشنهاد شده برای کاهش پلاریزاسیون متقاطع…. 87
5-4. بدست آوردن رسانایی ساختار پیشنهاد شده……….. 88
5-5. آرایه موج رونده طراحی شده با ساختار پیشنهاد شده و نتایج شبیه سازی………………………………………….. 89
5-5-1. پهنای باند…………………………… 91
5-5-2. الگوهای تشعشعی………………………… 91
5-6. آنالیز حساسیت ساختار پیشنهادی………………. 97
فصل6.نتیجه گیری و پیشنهادهایی برای کارهای آتی 102
6-1. نتیجه گیری……………………………… 102
6-2. پیشنهاد های کارهای آینده………………….. 103
فهرست جداول
جدول4‑1 : رسانایی شکاف ها برای رسیدن به مشخصات پترن مطلوب 73
فهرست شکلها
شکل2‑1: آنتن به عنوان یک قطعه مبدل 13
شکل2‑4 : یک موج صفحه ای با پلاریزاسیون بیضوی 21
شکل2‑5 : آرایه خطی یکنواخت با N المان 23
شکل2‑6 : مقادیر مناسب برای سطح لوب های کناری متفاوت 26
شکل2‑7 : پترن وتوزیع جریان تیلوربرای سطح لوب کناری -15dB 26
شکل2‑8 : پترن و توزیع جریان تیلور برای سطح لوب کناری-25dB 27
شکل3‑2 : انواع شکاف روی بدنه یک موجبر مستطیلی 31
شکل3‑3 : توزیع جریان سطحی روی بدنه موجبر مستطیلی در مد غالب. 32
شکل3‑4 : تغییرات رسانایی و سوسپتانس بر حسب عمق شکاف. 39
شکل3‑5 : نمونه ای از یک آرایه صفحه ای موجبر شکاف دار 40
شکل3‑6 : آرایه موجبر خطی با شکاف رزونانس طولی الف)تغذیه از کنار ب)تغذیه از وسط 45
شکل3‑7 : یک نمونه آرایه خطی رزونانسی با شکاف موازی طولی 46
شکل3‑8 : نمونه هایی از آرایه صفحه ای موجبر شکاف دار 48
شکل3‑9 :نمونه هایی از آرایه صفحه ای موجبر شکاف دار از نوع رزونانسی 50
شکل3‑10 : نمونه ای از آرایه صفحه ای رزونانسی با تغذیه از وسط توسط شکاف های سری 51
شکل3‑11 : آرایه موج رونده ای که از وسط تغذیه می شود 56
شکل3‑12 : پترن آرایه موج رونده تغذیه از وسط 57
شکل4‑1 : توزیع جریان تیلور برای سطح لوب کناری -35db و پهنای بیم 1.9 درجه 65
شکل4‑2 : آرایه خطی موجبر شکاف دار موج رونده با شکاف های اریب برای زاویه 85 درجه 66
شکل4‑3 : VSWR در کل بازه فرکانسی برای آرایه با زاویه بیم اصلی 85 درجه 66
شکل4‑4 : پترن در راستای سمت در فرکانس 2.7 GHz 67
شکل4‑5 : پترن در راستای سمت در فرکانس 2.85 GHz 67
شکل4‑6 : پترن در راستای سمت در فرکانس 3 GHz 68
شکل4‑7 : پترن در راستای سمت در فرکانس 3 GHz 69
شکل4‑8 : VSWR در کل بازه فرکانسی برای آرایه با زاویه بیم اصلی 86.5 درجه 69
شکل4‑9 : پترن آرایه طراحی شده با نمودار های موجود در مراجع 74
شکل4‑10 : ساختار پیشنهاد شده برای بدست آوردن مشخصات شکاف اریب با اثر کوپلینگ متقابل 75
شکل4‑11 : تغییرات بر حسب عمق فرورفتگی شکاف برای Ө=7 درجه 76
شکل4‑12 : مدار معادل خط انتقالی unit-cell شکل 4-10 77
شکل4‑13 : نمودار رسانایی شکاف اریب بر روی بدنه باریک موجبر بر حسب زاویه شکاف ها 79
شکل4‑14: شمای کلی آرایه طراحی شده با شکاف های اریب روی بدنه باریک موجبر 79
شکل4‑15: اندازه آرایه طراحی شده با شکاف اریب 80
شکل4‑16 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات دکارتی 81
شکل4‑17 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات قطبی 82
شکل4‑18 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات دکارتی 83
شکل4‑19 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات قطبی 83
شکل4‑20 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات دکارتی 84
شکل4‑21 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات قطبی 84
شکل4‑22 : اندازه آرایه طراحی شده در باند x 85
شکل4‑23 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در باند x 86
شکل4‑24 : پترن پلاریزاسیون متقاطع آرایه موج رونده طراحی شده با شکاف اریب 86
شکل5‑1 : نحوه تحریک شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر 89
شکل5‑2 : نحوه تحریک شکاف چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 90
شکل5‑3 : ساختار پیشنهاد شده برای تحریک شکاف چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 92
شکل5‑4 : رسانایی شکاف چرخش نیافته پیشنهاد شده بر حسب ارتفاع استوانه ها 93
شکل5‑5 : شمای کلی آرایه طراحی شده با ساختار پیشنهاد شده 94
شکل5‑6 : نمودار اندازه VSWR آرایه با ساختار پیشنهادی 95
شکل5‑7 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات دکارتی 96
شکل5‑8 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات قطبی 96
شکل5‑9 : پلاریزاسیون آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz 97
شکل5‑10: پترن وپلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده با نرم افزار HFSS 98
شکل5‑11 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات دکارتی 98
شکل5‑12: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات قطبی 99
شکل5‑13: پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7 GHz 99
شکل5‑14: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات دکارتی 100
شکل5‑15: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات قطبی 100
شکل5‑16: پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz 101
شکل5‑17 : نمودار هیستوگرام رسانایی شکاف ها 102
شکل5‑18: اندازه VSWR آرایه طراحی شده با تالرانس100 میکرون 103
شکل5‑19: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده با تلرانس 100 میکروندر فرکانس 2.85GHz 103
شکل5‑20: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده با تالرانس 100 میکروندر فرکانس 2.85GHz 104
شکل5‑21:پترن پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده با تلرانس 100 میکرون در فرکانس 2.85GHz 104
فصل اول
فصل1.
مقدمه
رادارها در واقع سنسورهای الکترومغناطیسی هستند که برای موقعیتیابی و تعقیب اهداف گوناگون در فضا مورد استفاده قرار میگیرند. رادار ها در فرکانس ها و توان های مختلف، برای کاریرد های بسیار متنوع طراحی شده و به کار برده می شوند. مشخصاتی که در رادار ها باید مورد توجه قرار گیرد برد و دقت بالا می باشد. اغلب رادار ها در محدوده فرکانس های باند VHF تا باند C ساخته می شوند. در فرکانس های باند VHF رادار ها دارای برد بلند و دقت پایین بوده و همینطور که فرکانس ها به سمت باند C می روند، برد کاهش پیدا کرده ودر عوض دقت بالاتر می رود. بنابر این بیشترین توجه در رادار ها مربوط به باند های L وS می باشد.در این دو باند یک سازگاری بین دو مساله دقت و برد وجود دارد. بدین معنی که برد رادار نسبتا قابل قبول بوده و رادار دارای دقت خوبی نیز می باشد. در بین این دو باند، باند S نیز بیشترین کاربرد را در سراسر دنیا داشته و بیشترین رادار ها در این باند طراحی و ساخته می شوند.
رادارها در واقع انرژی الکترومغناطیسی را از طریق آنتن در فضا تشعشع[1] میکنند. بخشی از انرژی تشعشع شده، به یک شیء که اغلب هدف[2] نامیده میشود، برخورد میکند و در جهات گوناگون بازتابیده[3] میشود. بخشی از این انرژی بازتابیده شده، به سمت رادار منتشر شده و توسط آنتن دریافت میگردد و پس از آن، عملیات تقویت و پردازش سیگنال[4]و … بر روی آن انجام می شود.
بنابراین بخش مهمی از سیستمهای راداری، آنتن است که بسته به مأموریت سیستم، مشخصات گوناگونی می تواند داشته باشد. امروزه استفاده از تکنولوژی رادارهای آرایه فازی[5]که در آن از آنتن های آرایه ای استفاده می شود کاربردهای بسیاری یافته است. آنتنهای آرایهای مزایای زیادی دارند که از آن جمله میتوان به توانایی ایجاد جهت دهندگی[6]یا بهره بالا و قابلیتهای مختلف شکل دهی[7] پرتو اشاره کرد. باند فرکانسی، مأموریت راداری، پهنای باند مورد نظر، میزان توان ارسالی، میزان بهره مورد نظر و … از عوامل تعیین کننده نوع المان به کار رفته در آنتن های آرایه ای است.
آرایههای موجبر شکافدار[8] درسال 1943 در دانشگاه McGillدر Montrealابداع گردید..]1[ سادگی هندسه ساختار آنتنهای موجبری شکافدار، راندمان خوب، توانایی ایجاد امواج با پلاریزاسیونهای خطی، توانایی ارسال بیمهای broadside، قابلیت حمل توان بالا و … از ویژگیهای مهم این نوع آنتنها است که سبب شده در کاربردهای راداری مورد توجه قرار بگیرند. خصوصاً در کاربردهای هوایی این نوع آنتن ها گزینه مناسبی هستند چرا که می توان آنها را بر روی بال ها و بدنه هواپیما قرار دارد. اغلب این نوع آنتنها را می توان در فرکانس های 2 تا 24 گیگا هرتز مورد استفاده قرار داد..]2[
این نمونه آنتن ها به دلیل خواص منحصر به فردی که دارند به صورت گسترده در طراحی وساخت آنتن های آرایه فازی مورد استفاده قرار می گیرند. این آنتن ها بسته به نوع شكاف استفاده شده و نوع ساختار به كار رفته طبقه بندی می شوند. به طور كلی ساختار های این آنتن ها به دو دسته رزونانسی[9] وموج رونده[10] تقسیم می شوند.آرایه های موج رونده به دلیل پهنای باند فرکانسی بالا، در کاربرد های بسیار متعددی استفاده می شوند..]1[
زمانی که نیاز به پلاریزاسیون عمودی می باشد، از شکاف های اریب[11] روی بدنه باریک موجبر استفاده می شود. اما رسیدن به سطح لوب کناری[12] پایین در مورد این آرایه ها همیشه به عنوان یک گلوگاه مطرح بوده است. همچنین شکاف های اریب روی بدنه باریک موجبر دارای پلاریزاسیون متقاطع[13] بسیار بدی می باشند. از این رو تا به حال تلاش های بسیار زیادی برای کاهش پلاریزاسیون متقاطع این نمونه از شکاف ها انجام گرفته است که همگی آن ها از لحاظ ساخت بسیار مشکل می باشند.]3-10[ در این تحقیق یک آرایه موج رونده موجبر شکافداری با سطح لوب کناری و پلاریزاسیون متقاطع پایین که از لحاظ ساخت عملی باشد، در باند Sطراحی وشبیه سازی می شود.
در فصل دوم، تعاریف و مقدمات لازم برای طراحی آنتن های آرایه ای و پارامترهای اساسی این آنتن ها بیان خواهد شد و تئوری اساسی تیلور که به طراحی آنتن آرایه ای با سطح لوب کناری پایین می پردازد مورد بررسی و ارزیابی قرار خواهد گرفت.
در فصل سوم برخی از نمونه های پایه آنتن های موجبر شکاف دار مانند انواع شکاف ها مختلف روی بدنه ها موجبر و همچنین انواع آرایه های موجبر شکاف دار و نحوه طراحی آن ها مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
[1]radiate
[2]target
[3]reflect
[4]Signal processing
[5]Phase array
[6]Directivity
[7]Beam forming
[8]Slot waveguide array
[9]Standing wave
[10]Travelling wave
[11]Inclined slot
[12]Side lobe level
[13]Cross polarization
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 :132
قیمت : 14700 تومان
