کاربرد فرامواد مبتنی بر خط انتقال در طراحی و ساخت آنتن ها
چکیده
موضوع رساله حاضر، کاربرد ساختارهای فرامواد مبتنی بر خط انتقال در طراحی و ساخت آنتن ها با تمرکز بر روی آنتن های تشدیدی است. پژوهش های انجام شده در این رساله را می توان در سه حوزه طبقه بندی نمود. حوزه اول شامل بررسی عملکرد دو-باندی در ساختارهای فرامواد مبتنی بر خط انتقال به صورت تئوری می باشد. یکی از ویژگی های پرکاربرد خطوط انتقال راستگرد/چپگرد ترکیبی، امکان دستیابی به عملکرد دو-باندی با استفاده از آن هاست. نتیجه پژوهش انجام شده در حوزه اول، ارائه روابط جدید و دقیقی برای طراحی ساختار راستگرد/چپگرد ترکیبیِ دو-باندی است. حوزه دوم پژوهش که بخش عمده ای از رساله را شامل می شود به تحقق تشدیدکننده های مرتبه صفر با استفاده از فرامواد مبتنی بر خط انتقال و کاربرد آن ها در طراحی آنتن اختصاص دارد. در این بخش از پژوهش نخست یک نوع آنتن فشرده تشدید مرتبه صفر با استفاده از خط انتقال نفوذپذیری منفی طراحی، تحلیل و ساخته شده است. در ادامه نیز یک ساختار اصلاح شده برای سلول واحد خط انتقال گذردهی منفی ارائه می شود. استفاده از این سلول برای پیاده سازی آنتن تشدید مرتبه صفر، باعث ایجاد الگوی تشعشعی بردساید می شود. علاوه بر این، سلول واحد اصلاح شده دارای ابعاد کوچکتری در مقایسه با ابعاد سلول های متداول است. براساس این ساختار دو آنتن تشدید مرتبه صفر گذردهی منفی با الگوی تشعشعی بردساید طراحی و ساخته شده است. آنتن اول تک سلولی و دارای ابعاد کوچک بوده و آنتن دوم نه سلولی و دارای بهره بالا است. در پژوهشی دیگر از حوزه مرتبط با تشدیدکننده های مرتبه صفر، دو نوع آنتن تشدیدی دو-باندی با ساختار مبتنی بر خط انتقال گذردهی منفی، تحلیل، طراحی و ساخته شده است. آنتن اول دارای عملکرد دو-مودی و آنتن دوم دارای عملکرد دو-قطبشی است. پژوهش آخرِ ارائه شده در زمینه تشدیدکننده های مرتبه صفر، در رابطه با تحقق یک آنتن فشرده و پهن باند است. به طور کلی بسیاری از آنتن های فشرده مبتنی بر فرامواد دارای پهنای باند باریکی هستند. این مشکل، استفاده از چنین آنتن هایی را در برخی از کاربردها محدود می کند. در این پژوهش با استفاده از خط انتقال گذردهی منفی با ساختار خط نواریِ هم صفحه، یک آنتن فشرده تشدید مرتبه صفر مبتنی بر فراماده با پهنای باند بهبود یافته ارائه می شود. در حوزه سوم از پژوهش های انجام شده در این رساله، تحلیل موجبرهای مجتمع شده در زیرلایه با استفاده از تئوری فرامواد و کاربرد آن ها در طراحی آنتن مورد بررسی قرار گرفته است. با دقت در ساختار موجبر مجتمع شده در زیرلایه ملاحظه می شود که این ساختار مشابه یک خط انتقال گذردهی منفی است. در پژوهش انجام شده، از یک تشدیدکننده مدار-باز با ساختار موجبر مجتمع شده در زیرلایه برای طراحی و ساخت دو آنتن جدید استفاده شده است. این آنتن ها با استفاده از دو رویکرد متفاوت، شامل تئوری موجبرها و همچنین تئوری فرامواد مبتنی بر خط انتقال، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته اند.