09371890624
ashkan0333@gmail.com

طراحی و شبیه سازی آنتن حلزونی چهار بازویی در باند فرکانسی ۱۰۰۰-۲۵۰ مگاهرتز برای ساختارهای مونوپالس

تعداد 99 صفحه فایل word

چكيده

در سال­های اخیر، روش­های مختلفی جهت تخمین زاویه ورودی (AOA) یک منبع تشعشع­کننده از راه دور ارائه شده است. برخی از این روش­ها شامل تداخل­سنجی، تکنیک­های تشکیل­دهنده پرتو و تخمین پارامتر با استفاده از تکنیک­های پردازش سیگنال می­باشد. . راه حل مطلوب جهت تخمین AoA حاصل در سرتاسر پهنای باند وسیع، استفاده از یک آنتن چندمودی و تک­دهانه است. یک آنتن حلزونی چندبازویی (چندموده) دارای مشخصات مستقل از فرکانس شامل الگوی تشعشعی، امپدانس، پلاریزاسیون و مرکز فاز ثابت در سرتاسر یک باند فرکانسی وسیع است که این مشخصات، باعث انتخاب آنتن حلزونی به عنوان راه حلی مناسب در تخمین زاویه ورودی شده­ است.

آنتن­های حلزونی به دلیل ساختاری ساده­، کم­حجم و کم­هزینه بودن مورد توجه فراوان قرار گرفته است؛ همچنین از ویژگی­های بارز و مهم آنتن حلزونی اینست که پهنای باند وسیعی را تحت پوشش قرار می­دهد و ذاتا دارای پلاریزاسیون دایروی است. با تحریک همزمان تمام پورت­های آنتن­های چندپورتی و اختلاف فاز مناسب بین پورت­ها، چند الگوی تشعشعی بدست می­آید که هر الگوی تشعشعی مربوط به یک مود کاری آنتن می­باشد. از مقایسه دامنه و فاز مولفه سیگنال مودهای مختلف آنتن، جهت موج دریافتی بدست می­آید.

هدف این پژوهش ایجاد دو الگوی تشعشعی در دو مود مجزای آنتن حلزونی چهاربازویی باند فرکانسی MHz 1000-250 پرداخته شده که قابلیت بکارگیری در سیستم­های مونوپالس را دارا ­باشد. برای دستیابی به نتایج بهینه، شبیه­سازی­های متعددی در محیط نرم افزار HFSS صورت گرفته که نتایج حاصل از شبیه­سازی نشان می­دهد ساختار طراحی شده، پهنای باند مورد نظر را تقریبا پوشش می­دهد. مهمترین عیب آنتن­های حلزونی، چرخش الگو و انحراف از جهت اصلی تشعشع است که در کاربردهای مختلف به ویژه جهت­یابی، مشکلات فراوانی ایجاد می­کند؛ در اینجا با طراحی مناسب ساختار تطبیق امپدانس این مشکل برطرف گردیده و آنتنی طراحی گردیده که قابلیت استفاده در سیستم­های در سیستم­های هشدار­دهنده راداری و سیستم­های ESM را با دقت خوبی دارا می­باشد.

كليد واژه ها:  آنتن حلزونی، آنتن ارشمیدسی، آنتن لگاریتمی، پلاریزاسیون دایروی، بالن.

 

 

فهرست مطالب

عنوان                                           صفحه

فهرست جدول‌ها ۳

فهرست شکل‌‌ها ۴

فصل ۱-  مقدمه ۷

۱-۱- پیشگفتار ۷

۱-۲- توصیف آنتن های حلزونی ۷

۱-۳- ابداعات و توسعه های اولیه ۸

۱-۴- هدف از انجام پژوهش و نوآوری آن ۱۳

۱-۵- ساختار پایاننامه ۱۴

فصل ۲-  آنتن حلزونی ۱۵

۲-۱- مقدمه ۱۵

۲-۲- آنتنهای مستقل از فرکانس ۱۵

۲-۳- آنتن حلزونی ۱۶

۲-۳-۱- مقدمه ۱۶

۲-۳-۲- انواع ساختارهای آنتن حلزونی ۱۷

۲-۳-۳- مزایا و معایب آنتن حلزونی ۱۹

۲-۳-۴- الگوی تشعشعی آنتن حلزونی ۲۰

۲-۳-۵- پلاریزاسیون آنتن حلزونی ۲۶

۲-۳-۶- امپدانس ورودی آنتن ۲۸

۲-۳-۷- مودهای تشعشعی آنتن حلزونی ۳۳

۲-۳-۸- آنتن حلزونی چند بازویی ۳۵

۲-۳-۸-۱- آنتن حلزونی چهاربازویی [۱] ۳۶

فصل ۳-  ساختار مونوپالس ۴۰

۳-۱- مقدمه ۴۰

۳-۲- جهتیابی هدف ۴۰

۳-۲-۱- تکنیکهای اصلی مونوپالس ۴۲

۳-۳- آنتن مونوپالس ۴۷

۳-۳-۱- آنتن حلزونی ۴۷

فصل ۴-  طراحی و شبیهسازی آنتن حلزونی چهاربازویی ۵۲

۴-۱- مقدمه ۵۲

۴-۲- طراحی آنتن ۲-۴GHz 52

۴-۲-۱- عنصر آنتن چهاربازویی ۵۲

۴-۲-۲- طراحی بالن ۵۴

۴-۲-۳- افزودن محفظه فلزی در پشت آنتن ۵۹

۴-۲-۴- ارائه نتایج و بحث ۶۱

۴-۳- طراحی آنتن نهایی ۶۶

۴-۳-۱- مراحل طراحی ساختار ۶۶

۴-۳-۲- ارائه نتایج آنتن نهایی ۶۸

۴-۳-۳- کاهش ابعاد آنتن جهت ساخت ۷۳

فصل ۵-  نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات ۸۰

۵-۱- نتیجهگیری ۸۰

۵-۲- پیشنهادات ۸۰

واژه نامه‌ی فارسی به انگلیسی ۸۵

واژه نامه‌ی انگلیسی به فارسی ۸۷

فهرست جدول‌ها

عنوان                                            صفحه

جدول ‏۲‑۱: امپدانس ورودی آنتن های حلزونی خودمکمل در فضای آزاد [۳]. ۳۱

جدول ‏۲‑۲: فازهای تحریک بازوهای آنتن چهاربازویی. ۳۷

جدول ‏۴‑۱: الگوهای تشعشعی ساختار نهایی برای فرکانس های GHz 2، GHz 3 و GHz4 . 58

جدول ‏۴‑۲: الگوهای تشعشعی ساختار نهایی برای فرکانس های GHz 2، GHz 3 و GHz4 64

جدول ‏۴‑۳: مقادیر بهره و عمق صفر در بورساید ۶۵

جدول ‏۴‑۴: مقادیر بهره و عمق نول در بورساید. ۷۲

جدول ‏۴‑۵: مقادیر بهره و عمق صفر در بورساید ۷۶

جدول ‏۴‑۶: مقادیر بهره و عمق صفر در بورساید. ۷۹

فهرست شکل‌‌ها

عنوان                                            صفحه

شکل ‏۱‑۱: نمونهای از آنتن حلزونی چهاربازویی [۱] ۸

شکل ‏۱‑۲: (a) بالن نوارهای موازی، (b) بالن هممحور و نامحدود دایسون، (c) بالن کواکسیال عمودی، و (d) تغذیه دستهکواکسیال [۳] ۱۰

شکل ‏۱‑۳: (الف)  آنتن حلزونی دوبازویی با صفحه بازتابنده در پشت، (ب) آنتن حلزونی با صفحه شکافدار در پشت [۱۳]، (ج) آنتن حلزونی با محفظهای در پشت آن [۱۴]. ۱۱

شکل ‏۱‑۴: (a) طرحی ساده از آنتن حلزونی مخروطی، (b) دو آنتن حلزونی چهاربازویی [۱۶] ۱۱

شکل ‏۱‑۵: شماتیک سیستم جهتیابی آنتن حلزونی چهاربازویی [۱] ۱۳

شکل ‏۲‑۱: هندسه آنتن حلزونی زاویه برابر [۱۹] ۱۸

شکل ‏۲‑۲: ساختار آنتن حلزونی ارشمیدوسی مسطح [۲۱] ۱۹

شکل ‏۲‑۳: الگوی تشعشعی های راستای آنتن حلزونی با زاویه ی برابر برای نرخ رشدهای متفاوت [۶] ۲۱

شکل ‏۲‑۴: نسبت محوری به عنوان تابعی از محیط بیرونی [۱۰] ۲۲

شکل ‏۲‑۵: الگوی تشعشعی در ϕ=۰ [۱۰]. ۲۳

شکل ‏۲‑۶: دو نوع آنتن با محفظه پشتی [۱] ۲۴

شکل ‏۲‑۷: ساختار EBG با آنتن حلزونی [۱۲]. ۲۵

شکل ‏۲‑۸: مقایسه تلف بازگشتی آنتن ارشمیدسی در فضای آزاد، بالای PEC، PMC، و EBG [12]. 26

شکل ‏۲‑۹: آنتن حلزونی با اعمال تغذیه به انتهای بازوها. ۲۶

شکل ‏۲‑۱۰: آنتن حلزونی متامتریال تحریک شده از نقاط FA و FB. SN طول رشته ی آخر، εr ضریب دی الکتریک، B ضخامت، d طول تک سلول و 𝚫g فضا برای خازن. (a) آنتن حلزونی از بالا (b) سلول واحد [۲۷]. ۲۷

شکل ‏۲‑۱۱: الگوهای تشعشعی در صفحات xz و yz (a) در فرکانس fLH-gain=۲.۶ GHz ، که بهره GL به مقدار بیشینه میرسد. (b) در فرکانس fRH-gain=۳.۷ GHz ، که بهره GR به مقدار بیشینه میرسد. [۲۸]. ۲۸

شکل ‏۲‑۱۲: نمونه ای از امپدانس ورودی آنتن حلزونی ارشمیدوسی [۶]. ۲۹

شکل ‏۲‑۱۳: بالن کواکسیال باریک شده [۳۰] ۳۲

شکل ‏۲‑۱۴: بالن میکرواستریپ بصورت خطی باریکشده [۳۴] ۳۳

شکل ‏۲‑۱۵: مودهای یک آنتن حلزونی هشت بازویی. ۳۴

شکل ‏۲‑۱۶: (a) طرح هایبریدrat-race  [۳۶]، (b) طرح هایبریدbranch line  [۳۷]. ۳۵

شکل ‏۲‑۱۷: الگوی تشعشعی مودهای مختلف آنتن حلزونی چهاربازویی [۱]. ۳۷

شکل ‏۲‑۱۸: مود یک و دو [۱] ۳۸

شکل ‏۲‑۱۹: رابطه بین اختلاف فاز مود یک و دو با φ [۱]. ۳۸

شکل ‏۳‑۱: سوئیچینگ لوب در ارتفاع [۳۸] ۴۱

شکل ‏۳‑۲: دو نوع Sequential Lobing (الف) سوئیچینگ لوب در ارتفاع و سمت ؛ (ب) روبش مخروطی [۳۸]. ۴۲

شکل ‏۳‑۳: روش مونوپالس مقایسه دامنه با استفاده از نسبت دو کانال مجموع و تفاضل [۳۹]. ۴۳

شکل ‏۳‑۴: روش مونوپالس در دو جهت ارتفاع و سمت [۳۹]. ۴۴

شکل ‏۳‑۵: هندسه دریافت اکو در دو آنتن از یک هدف در جهت زاویه آتش. ۴۴

شکل ‏۳‑۶: اختلاف فاز دریافتی از یک هدف خارج از جهت زاویه آتش. ۴۶

شکل ‏۳‑۷: بلوک دیاگرام روش مونو پالس مقایسه فاز. ۴۶

شکل ‏۳‑۸: مدار مونوپالس با استفاده از آنتن حلزونی چهاربازو [۴۰]. ۴۸

شکل ‏۳‑۹: آنتن حلزونی چهاربازویی در سیستم جهتیاب مونوپالس [۴۰]. ۴۹

شکل ‏۳‑۱۰: یک مثال از سیستم مونوپالس برای استخراج زوایای سمت و ارتفاع [۴۰]. ۴۹

شکل ‏۳‑۱۱: تحریک در آنتن حلزونی چهار بازو (a مود ۱ پلاریزاسیون دایروی راستگرد، (b مود ۲ پلاریزاسیون دایروی راستگرد، (c مود ۱ پلاریزاسیون دایروی چپگرد، (d مود ۲ پلاریزاسیون دایروی چپگرد [۳]. ۵۰

شکل ‏۳‑۱۲: شکل دهنده بیم باتلر. ۵۱

شکل ‏۴‑۱: عنصر حلزونی ارشمیدسی. ۵۴

شکل ‏۴‑۲: خط میکرواستریپ باریکشده ۵۵

شکل ‏۴‑۳: ساختار پوشش یافته از خط انتقال میکرواستریپ ۵۶

شکل ‏۴‑۴: ضریب بازگشتی ۵۶

شکل ‏۴‑۵: ساختار بالن و نحوه اتصال بالن به بازوهای آنتن. ۵۷

شکل ‏۴‑۶: تلف بازگشتی آنتن بهمراه ساختار بالن. ۵۹

شکل ‏۴‑۷: نمای جانبی آنتن حلزونی همراه با محفظه فلزی و جاذب. ۶۱

شکل ‏۴‑۸: تلف بازگشتی آنتن باند S. 62

شکل ‏۴‑۹: پارامترهای پراکندگی آنتن باند S. 62

شکل ‏۴‑۱۰: نمودار نسبت ولتاژ موج ساکن آنتن باند S. 63

شکل ‏۴‑۱۱: بهره آنتن در دستگاه مختصات کارتزین (الف) مود ۱، (ب) مود ۲ ۶۵

شکل ‏۴‑۱۲: پچ آنتن حلزونی لگاریتمی چهاربازویی ۶۷

شکل ‏۴‑۱۳: (الف) نمای کلی ساختار آنتن حلزونی، (ب) ساختار بالن میکرواستریپ. ۶۸

شکل ‏۴‑۱۴: نمای جانبی آنتن حلزونی همراه با محفظه فلزی و جاذب. ۶۸

شکل ‏۴‑۱۵: تلف بازگشتی. ۶۹

شکل ‏۴‑۱۶: سایر پارامترهای پراکندگی. ۶۹

شکل ‏۴‑۱۷: الگوی تشعشعی در فرکانس MHz250 (الف) مود مجموع، (ب) مود تفاضل. ۷۰

شکل ‏۴‑۱۸: الگوی تشعشعی در فرکانس MHz500 (الف) مود مجموع، (ب) مود تفاضل. ۷۰

شکل ‏۴‑۱۹: الگوی تشعشعی در فرکانس MHz750 (الف) مود مجموع، (ب) مود تفاضل. ۷۱

شکل ‏۴‑۲۰: الگوی تشعشعی در فرکانس MHz1000 (الف) مود مجموع، (ب) مود تفاضل. ۷۱

شکل ‏۴‑۲۱: نسبت محوری در فرکانس GHz0.25 72

شکل ‏۴‑۲۲: نسبت محوری در فرکانس GHz 1. 73

شکل ‏۴‑۲۳: نسبت محوری بر حسب فرکانس. ۷۳

شکل ‏۴‑۲۴: آنتن لگاریتمی کوچک شده. ۷۴

شکل ‏۴‑۲۵: تلف بازگشتی ساختار  کوچک شده. ۷۴

شکل ‏۴‑۲۶: نمودار VSWR. 75

شکل ‏۴‑۲۷: الگوی تشعشعی در فرکانس MHz250 (الف) مود مجموع، (ب) مود تفاضل. ۷۵

شکل ‏۴‑۲۸: الگوی تشعشعی در فرکانس MHz625 (الف) مود مجموع، (ب) مود تفاضل. ۷۶

شکل ‏۴‑۲۹: الگوی تشعشعی در فرکانس MHz1000 (الف) مود مجموع، (ب) مود تفاضل. ۷۶

شکل ‏۴‑۳۰: تلف بازگشتی. ۷۷

شکل ‏۴‑۳۱: الگوی تشعشعی در فرکانس MHz250 (چپ) مود مجموع، (راست) مود تفاضل. ۷۸

شکل ‏۴‑۳۲: الگوی تشعشعی در فرکانس MHz500 (چپ) مود مجموع، (راست) مود تفاضل. ۷۸

شکل ‏۴‑۳۳: الگوی تشعشعی در فرکانس MHz1000 (چپ) مود مجموع، (راست) مود تفاضل. ۷۹

شکل ‏۴‑۳۴: نمودار گین بر حسب دسیبل نسبت به فرکانس. ۷۹

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “طراحی و شبیه سازی آنتن حلزونی چهار بازویی در باند فرکانسی ۱۰۰۰-۲۵۰ مگاهرتز برای ساختارهای مونوپالس”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...