طراحی و ساخت یک ساختار تشعشعی برای ایجاد چندگانگی در پترن با روش تحریک مدهای مشخصه برای سیستم های چند ورودی-چند خروجی mimo

هدف اولیه ی این پایان نامه بیان این موضوع است که تحلیل مدی ساختارهای الکترومغناطیسی چگونه می تواند روند طراحی را جهت مند نماید. تئوری مدهای مشخصه یکی از روش های تحلیل مدی می باشد و ما در این پایان نامه از آن استفاده نمودیم. نشان داده خواهد شد که استفاده از این تئوری چه دید وسیعی را می تواند در پیش روی طراح قرار دهد. تئوری مدهای مشخصه برای اولین بار توسط آقای گارباکز در سال 1968 مطرح شد و اندکی پس از آن توسط آقایان هرینگتون و مائوتز در سال 1971 مورد بررسی دوباره قرار گرفت. در گذشته از این تئوری برای محاسبه ی بهترین نقطه ی قرار گیری بخش تشعشعی یک ساختار برروی خودش، کنترل پراکندگی میدان از اجسام به کمک بارگذاری غیرفعال، و یا سنتز شکل آنتن استفاده شده است. این امر در شرایطی می باشد که پس از آنکه خانم کابدو و آقای والرو در سال 2007 این تئوری را دوباره مورد بررسی قرار دادند، توجه زیادی به سمت آن معطوف شد. به طور کلی مدهای مشخصه مدهای حقیقی جریان برروی ساختار می باشند که از حل معادله ی مقدار ویژه ی توصیف-گر تشعشع ساختار حاصل می آید. این جریان های مشخصه هر یک منجر به شکل خاصی از پترن تشعشعی می شوند که در فضا بریکدیگر متعامد می باشند. در راستای واضح تر شدن بحث، به موازات معرفی این تئوری، یک آنتن دوقطبی سیمی مورد تحلیل مدی قرار گرفته است. در رابطه با نتایج به دست آمده بحث هایی انجام شده و پس از آن تحلیل را به ساختارهای دوبعدی تعمیم داده ایم. این بخش در واقع پایه ی اصلی این پایان نامه می باشد که با اتمام آن در فصل سوم دید کاملی از تئوری یاد شده برای خواننده مهیا می گردد. و به نوعی علت استفاده از این تئوری در طراحی آنتنی مناسب برای سیستم های چند ورودی- چند خروجی مشخص می گردد. همچنین در این فصل روشی برای معادل سازی دو ساختار تشعشعی از دید فرکانس به کمک تئوری مدهای مشخصه پیشنهاد شده است. کانال های چند ورودی- چند خروجی بحث بعدی ما می باشد و در کنار بحث در رابطه با مشخصات کلی آن، چگونگی افزایش ظرفیت به کمک این نوع کانال ها را نیز محاسبه نموده ایم. پیشنهاد ساختاری تشعشعی، مناسب برای استفاده در این نوع کانال ها به کمک تئوری مدهای مشخصه هدف اصلی ما می باشد که در فصل چهارم با جزئیات کامل توضیح داده شده است. ایده ی اصلی استفاده از تئوری مدهای مشخصه در این نوع سیستم ها از همان بحث تعامد در پترن مطرح شده می باشد. ساختار پیشنهادی تشکیل شده است از یک ورقه ی مثلثی و دو خط انتقال مایکرواستریپ به عنوان تحریک که برروی زیرلایه ای به ارتفاع mm787/0 از جنس rogers rt/duroid5870 چاپ شده است. هر کدام از دو خط یاد شده منجر به تحریک یکی از مدهای جریان (و به تبع آن میدان) ساختار می گردد که بر دیگری عمود می باشد و نتیجه ی آن ایجاد چندگانگی در پترن می باشد. ضریب همبستگی سیگنال های دریافتی دو پورت در فرکانس کاری ghz4/4 کمتر از 02/0 می باشد که منجر شده است آنتن مناسب برای سیستم های mimo باشد. آنتن مذکور ساخته شده و در اتاق تست، پارامترهای آن اندازه گیری شده است. نتایج اندازه گیری آنتن با شبیه سازی هم خوانی قابل قبولی دارد. نشان داده شده است که تئوری مدهای مشخصه به چه نحوی توانسته است طراحی آنتن یاد شده را هدفمند نماید. در نهایت یک ساختار تک قطبی ذوزنقه ای شکل نیز توسط تحلیل مدی بررسی شده است و با تحریک دو مد مختلف جریان برروی ساختار توسط چهار خط انتقال، دو پترن تشعشعی متعامد مربوطه ایجاد شده است. ساختاری برای تغذیه ی آن پیشنهاد شده است که بتوان به کمک آنتن یاد شده ساختاری با پیکربندی مجدد ایجاد نمود.