طراحی و شبیه سازی آنتن فرکتالی کوچک شده

اختصاصی از رزفایل طراحی و شبیه سازی آنتن فرکتالی کوچک شده دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

طراحی و شبیه سازی آنتن فرکتالی کوچک شده

78 صفحه در قالب word

چکیده

امروزه از هندسه ­های فرکتالی در علوم زیادی استفاده می­شود. بدون شک یکی از شاخه­هایی که هندسه­های فرکتالی در آنها تاثیر زیادی گذاشته است الکترومغناطیس و انتشار امواج است. وجود خواص ذاتی هندسه­های فرکتالی، باعث ایجاد ویژگی­های مناسبی در تشعشع­کننده­ها، منعکس­کننده­ها و آنتن­ها می­گردد که باعث می­گردد این ادوات عملکرد بهتری را در محیط داشته باشند. در این پایان­نامه بررسی ساختارهای فرکتالی جهت طراحی و شبیه­سازی آنتن با ابعاد کوچک مورد بررسی قرار می­گیرد.

در ابتدا مروری بر هندسه فرکتالی  خواهیم داشت سپس با چند نمونه از ساختارهای فرکتالی بهبود یافته با ابعاد کوچک شده شامل ساختارهای حلقوی، سه بعدی درختی و هیلبرتی و آنتن­های مایکرواستریپ آشنا می شویم اگر چه طراحی و ساخت این آنتن ها با مشکلات زیادی همراه می باشد، اما در بعضی از کاربردها که نیاز به آنتن با ابعاد بسیار کوچک می باشد استفاده از این نوع آنتن ها پیشنهاد می شود که به طور جامع به بررسی آنها خواهیم پرداخت.

در انتهای به منظور طراحی آنتن با مشخصات فوق در این پایان نامه دو نوع آنتن معرفی گردیده است.اولین ساختار یک آنتن مایکرواستریپ مربعی ساده با فرکانس3 تا GHZ5 با تغذیه پروب می باشد که نتایج شبیه سازی برای این آنتن ارائه شده است. دومین ساختار یک آنتن مایکرو استریپ با ابعاد کوچک شده می باشد که روند طراحی آن بر یک الگوی تکرار شونده استوار است نتایج شبیه سازی و اندازه گیری این آنتن نیز ارائه شده است.

کلمات کلیدی : آنتن­های فرکتالی[1]، آنتن مایکرواستریپ[2]

فهرست مطالب

فصل اول :  معرفی هندسه فرکتالی و خواص آن

1-1 مقدمه. 2

1-2 روش ممان. 5

1-3 روش های ساخت... 6

فصل دوم :  آشنایی با ساختارهای فرکتالی بهبود یافته با ابعاد کوچک

2-1 مقدمه. 10

2-2 کوچک سازی آنتن مایکرو استریپ با استفاده از ساختارهای فرکتالی.. 10

2-3 آنتن فرکتال حلقوی.. 10

2-3-1 آنتن فرکتال حلقوی کخ.. 11

2-3-2 آنتن فرکتال حلقوی مینکوسکی.. 16

2-4 آنتن های سه بعدی درختی.. 21

2-4-1 مولد ساختار فرکتالی درختی.. 21

2-4-2 مولد ساختار فرکتالی درختی با زاویه متغیر. 25

2-4-3 ساختارهای فرکتالی درختی مرکب... 26

2-4-4 آنتن های درختی با شاخه مرکزی.. 28

2-4-5 آنتن درختی تک قطبی با بارگزاری راکتیو. 29

2-5- آنتن های سه بعدی هیلبرت... 34

2-5-1 ساختارهای هیلبرت سه بعدی معمولی.. 35

2-5-1-1 آنتن هیلبرت سه بعدی معمولی در فضای آزاد. 35

2-5-1-2 آنتن هیلبرت سه بعدی معمولی در داخل استوانه دی الکتریک... 37

2-5-2 آنتن هیلبرت سه بعدی معکوس.... 38

فصل سوم : آنتن های مایکرو استریپ

3-1  مقدمه. 41

3-2 تعریف آنتن های مایکرو استریپ... 41

3-3  ویژگی های آنتن های مایکرو استریپ... 43

3-4  اصول اساسی عملکرد آنتن های مایکرواستریپ... 44

3-5 میدان های تشعشعی.. 46

3-6 روش های تغذیه در آنتن های مایکرواستریپ... 46

3-6-1 تغذیه پروب کواکسیال. 46

3-6-2 تغذیه بروش خط مایکرو استریپی.. 47

3-6-3 تغذیه با کوپلینگ از روزنه. 48

3-6-4- تغذیه با استفاده از کوپلینگ الکترومغناطیسی مجاورتی.. 49

3-7  آنتن های مایکرواستریپ مجتمع. 51

3-8 روش های کاهش ابعاد آنتن مایکرواستریپ... 52

3-8-1 استفاده از اتصال کوتاه برای زیر لایه های نازک... 52

3-8-2 شکاف گذاری در صفحه ی تشعشعی آنتن.. 52

3-8-3 شکاف گذاری در صفحه زمین.. 53

3-8-4 استفاده از آنتن L شکل معکوس  (PIL) 54

3-8-6 استفاده از بارگذاری دی الکتریک... 56

فصل چهارم :

4-1 مقدمه. 58

4-2 طراحی و شبیه سازی آنتن مایکرو استریپ ساده برای کاربرد 5 گیگاه هرتز. 58

4-2-1 پارامترهای طراحی آنتن.. 59

4-3 طراحی و شبیهسازی آنتن مایکرواستریپ کوچک شده 60

4-3-1 پارامترهای طراحی آنتن.. 60

4-3-2 کاهش ابعاد آنتن.. 60

4-3-2 تحلیل آنتن.. 61

4-4 نتایج شبیه سازی.. 62

فصل پنجم : نتایج و پیشنهادات

5-1 نتیجه گیری.. 67

5-2 پیشنهادات... 67

منابع. 68

مقدمه

به طور کلی با مشاهده طبیعت اطراف با بعضی از هندسه­های خودمتشابهی برخورد می­کنیم که از آنها می­توان به هندسه های فرکتالی یاد کرد. 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 اشاره کرد.

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 کرد، 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 طور که در شکل های زیر مشاهده می کنید هر قسمت از این ساختارها از نظر خواص هندسی، همانند کل ساختار می باشند.

امروزه از هندسه­های فرکتالی در علوم زیادی استفاده می­شود. بدون شک یکی از شاخه­هایی که هندسه فرکتالی در آنها تأثیر زیادی گذاشته است، الکترومغناطیس و انتشار امواج است. وجود خواص ذاتی هندسه­های فرکتالی، باعث ایجاد ویژگی­های مناسبی در تشعشع­کننده­ها، منعکس­کننده ها و آنتن­ها می­گردد که باعث می­شود این ادوات عملکرد بهتری را در محیط داشته باشند.

در این پایان­نامه انواع ساختارهای فرکتالی به عنوان یک آنتن بررسی می­شوند و خواص انتشاری این ساختارها به صورت مجزا مورد بررسی قرار می­گیرد. به طور 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 تفصیل بیان می کنیم. ساختارهای فرکتالی که معمولاً در طراحی آنتن ها مورد استفاده قرار می­گیرند به صورت قطعی[2] می­باشند. به عبارت دیگر کلیه ساختارهای فرکتالی که در اینجا مورد بررسی قرار می­گیرند خاصیت تصادفی نداشته و از یک رابطه جبری پیروی می­کنند. به طوری که جهت ایجاد هر شکل فرکتالی می­توان از یک روش تکرارشونده مشخص استفاده کرد: نکته دیگر که در استفاده از هندسه فرکتالی جهت طراحی آنتن باید در نظر گرفت، روند تکرار هندسه فرکتالی پس از چندین تکرار می­باشد. با توجه به اینکه در ساختارهای فرکتالی یک روند جبری به صورت تکرارشونده جهت انجام یک شکل فرکتالی استفاده می­شود، باید توجه داشت که با توجه به 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 بیان نمود. باید 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 طور کلی آنتن های فرکتالی با استفاده از روش ممان[3] بررسی می شوند. در این فصل کلیه نتایج براساس شبیه سازی با استفاده از روش ممان بیان گردیده است.

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 است، و بازوی دیگر به صورت قرینه این بازو نسبت به منبع تغذیه می باشد. از جمله 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 اشاره شده است، ساختار درختی[4] و ساختار کخ[5] می­باشند. دسته دوم آنتن­های فرکتالی، آنتن­های حلقوی می­باشند که استفاده از ساختارفرکتالی در این آنتن­ها سبب کاهش ابعاد آنتن و افزایش امپدانس ورودی می­گردد.

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است 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 می‌باشد.
متن کامل با فرمت word را که قابل ویرایش و کپی کردن می باشد، می توانید در ادامه تهیه و دانلود نمائید.