امروزه در سیستم های مخابرات سلولی، آنتنهای هوشمند را به عنوان راهکاری مناسب جهت استفاده بهینه از پهنای باند فرکانسی محدود و نیز کنترل بار ترافیکی شبکه مطرح می نمایند. ولی نکته حائز اهمیت قیمت بالای این آنتن ها در مقایسه با آنتنهای سنتی و همچنین مشکل سازگاری تجهیزات bts (base transceiver station) با این آنتن ها می باشد. این در حالی است که امکان بهبود کیفیت شبکه از طریق تنظیم بهینه زوایا و تیلت (خمش) آنتن های غیر هوشمند تا حد زیادی وجود دارد. هدف از انجام این پروژه ارائه طرحی کاربردی در این زمینه، برای آنتن های مورد استفاده در شبکه های سلولی (به خصوص شبکه سلولی gsm که در کشور ما توسط دو اپراتور همراه اول و ایرانسل ارائه می گردد) بوده است. در این پایان نامه، سیستم تغذیه عناصر آنتن آرایه ای bts را به گونه ای طراحی می کنیم که علاوه بر امکان کنترل رقمی جهت پرتو ، با یک روش ابتکاری و نو امکان کنترل رقمی تیلت (خمش) الکتریکی نیز با استفاده از ماتریس باتلر وجود داشته باشد. به این ترتیب امکان کنترل شعاع سلول پوشش داده شده و جهت آنتن به صورت کنترل از راه دور فراهم می شود و باعث تسهیل و تسریع فرایند بهینه سازی شبکه های سلولی می گردد. در چند دهه اخیر ساختاری تحت عنوان ماتریس باتلر در سیستمهایی نظیر رادار، جنگ الکترونیک و ماهواره های مدار پائین و متوسط مخابرات سیار به منظور ایجاد پرتوهای قابل سوئیچ بکار رفته است. بخش اصلی مدارات طراحی و ساخته شده در این پایان نامه ماتریس باتلر می باشد که با کاربرد در سیستم تغذیه آنتن های آرایه ای bts تطبیق داده شده است. همچنین سیستمهایی برای تولید دو پرتو و چهار پرتو قابل سوئیچ در امتداد افقی طراحی و ساخته شده اند. در ضمن تیلت دهی با وضوح 1 درجه و در پنج قدم در این طرح امکان پذیر می باشد. طراحی سیستم تغذیه نیز بر روی دو زیر لایه به صورت مایکرواستریپی و در باندهای فرکانسی gsm900 و dcs1800 انجام شده است. ضمناً با بررسی و انتخاب یکی از روش های فشرده سازی خطوط مایکرواستریپی، ابعاد مدارات طراحی شده را تا 52 درصد کاهش داده ایم در حالیکه مشخصات پارامترهای پراکندگی در حد قابل قبولی حفظ شده اند.

هدف این پایاننامه، طراحی تک المان سه بانده gsm/dcs/umts با پلاریزاسیون دوگانه است که در نهایت در یک ترکیب آرایه ای قرار گرفته تا برای کار در ایستگاه پایه موبایل با دایورسیتی پلاریزاسیون مناسب باشد. تلاش ها در راستای طراحی یک تک المان سه بانده با پلاریزاسیون دوگانه، به جای طراحی المان های مجزا برای هر باند صورت گرفت ویک پچ تکی جند بانده برای قرار گیری در آرایه انتخاب شد. ابتدا تک المانی طراحی شد که ضمن پوشش دادن سه باند فرکانسی مورد نظر، دارای پلاریزاسیون دوگانه خطی 0 و 90 درجه است. برای این تک المان از دو تغذیه کوپلینگ شکافی در دو لایه مجزا و یک پچ تشعشعی مستطیلی با برش هایی در چهار لبه استفاده شد. از همان ابتدا، طراحی با در نظر گرفتن ملاحظات ساخت از نظر هزینه و سادگی صورت گرفت تا تک المان طراحی شده ضمن برآورده کردن ویژگی های تشعشعی مناسب و پهنای باند و ایزولاسیون لازم، قابلیت ساخت آسان و کم هزینه را نیز داشته باشد. بنابراین زیرلایه ها fr4( = 4.4) و با ضخامت 1.6mm اتنخاب شدند تا ضمن ارزان بودن و در دسترس بودن، ضخامت خطوط تغذیه نیز خیلی باریک نبوده و ساخت را مشکل نسازد. در نهایت آرایه ای 4×1 طراحی شدکه نتایج حاصل از شبیه سازی با نرم افزار hfss، پهنای باند 4/9 % و 7/10 % برای دو پورت در باند پایین و پهنای باند 3/30 % و 2/27 % برای دو پورت در باند بالا را بدست دادند. که پهنای باند مورد نظر برای آنتن ایستگاه پایه را پوشش می دهد. پترن های تشعشعی نیز دارای پهنای بیم 57 ? ،77 ? و70 ?در صفحه e و26 ? ، 11 ?و12 ? در صفحه h به ترتیب در سه فرکانس هستند. ضمن اینکه گین آرایه نهایی دارای مقدار ماکزیمم 11dbi و 11.6 dbi در دو باند پایین و بالا است .

در این پایان نامه سیتم تغذیه ارائه شده مبتنی بر استفاده از باتلر ماتریکس خواهد بود که هایبرید 90 درجه عنصر اصلی آن تشکیل میدهد. بنا براین در این پایان نامه روش های مختلفی را برای طراحی هایبرید آورده شده است. کار های جدید مطرح شده می تواند علاوه بر سیستم تغذیه ی آنتن bts در کاربرد های دیگری هم مورد استفاده قرار گیرد. بر اساس هایبرید های معرفی شده باتلر ماتریکس های چند بانده طراحی شده است. در این پایان نامه چهار هایبرید دو بانده در باند های gsm900, dcs1800, umts2100 مگا هرتز طراحی شده است و دو نمونه از هایبرید ها برای طراحی ماتریس باتلر 4×4 بکار برده شده است. مزایای ساختار های طراحی شده به این صورت است که: 1.کاهش حجم باتلر ماتریکس با حذف کوپلر صفر دسی بل و استفاده از کوپلر دو پورتی 90 درجه که در دو فرکانس طراحی شده که شامل بخش امپدانس پله ای است که به کوچک شدن هایبرید منجر شده است. 2.سادگی ساختار ارائه شده 3. این ساختار را برای فرکانس های دیگر می توان بکار برد. 4. در این پایان نامه برای کاهش هزینه از زیر لایه ارزان fr4 برای طرح ها استفاده شده است. 5.در این طراحی تمامی باند های فرکانسی در یک ساختار یکپارچه می باشند.

گیرنده ifm(instantaneous frequency measurement) نخستین بار در1948توسط earp مطرح شد. خروجی اولین گیرنده ifm روی یک اسیلوسکوپ و در مختصات قطبی نمایش داده می شد. زاویه نمایش قطبی فرکانس سیگنال ورودی و دامنه آن توان آن را نشان می داد. با وجود آنکه گیرنده های مدرن ifm همچنان از اصول پایه ای مشابهی پیروی می کنند، فرکانس سیگنال ورودی معمولا به صورت دیجیتال نشان داده می شود[1]. خصوصیات گیرنده های ifm آنها را برای کاربردهای جنگ الکترونیک (ew) مناسب می سازد. این نوع از گیرنده ها پهنای باند زیادی دارند که در اغلب موارد از یک اکتاو تجاوز می کند. این گیرنده قابلیت اندازه گیری پالس های کوتاه را با دقت فرکانسی بالایی دارد(به عنوان مثال دقت 1mhz در عرض پالس 100 نانو ثانیه)، در نتیجه حساسیت و محدوده دینامیکی بالایی دارد. گیرنده های مدرن ifm دارای اندازه و وزن کمی هستند. با این وجود گیرنده ifm یک نقص بزرگ دارد، گیرنده صرفا یک سیگنال ورودی را در هر لحظه می تواند اندازه گیری کند. چنانچه چندین سیگنال همزمان به ورودی گیرنده وارد شوند، بهترین نتیجه ای که می توان انتظار داشت این است که گیرنده صرفا، فرکانس یکی از سیگنال های ورودی را صحیح گزارش کند. در اغلب موارد گیرنده یک فرکانس خطا را که ارتباطی با هیچ یک از سیگنال های ورودی ندارد گزارش می کند. اطلاعات خطا که بوسیله گیرنده تولید می شود پردازنده دیجیتالی را که بعد از گیرنده قرار دارد دچار ابهام می سازد. از این رو مطلوب است که اطلاعات غلط تولید شده بوسیله گیرنده را تشخیص دهیم تا به اطلاع پردازنده برسانیم. با این وجود در حال حاضر چنین امکانی وجود ندارد. راهکار دیگر این است که یک مدار آشکار ساز برای تشخیص وجود همزمان سیگنال ها داشته باشیم. چنانچه این مدار تشخیص وجود همزمان سیگنال ها را بدهد، پردازنده متوجه این نکته خواهد بود که فرکانس گزارش شده ممکن است خطا باشد. این اطلاعات ممکن است در پردازنده برای یکسری احتیاط های لازم مورد استفاده قرار گیرد.

هدف این پایان نامه طراحی یک آنتن مایکرواستریپی در باند 900mhz با قابلیت ایجاد پلاریزاسیون های دایروی , بیضوی و خطی افقی و عمودی به صورت کنترل شده می باشد. این آنتن دارای قابلیت تنظیم فرکانس رزونانس , پهنای باند و axial ratio در یک رنج محدود را نیز داراست. سپس با استفاده از برخی تکنیک های فشرده سازی آنتن طراحی شده تا حد ممکن فشرده شد. ابتدا آنتن پچ مربعی به صورت ring مربعی در آمده و بدینوسیله تا حدی فشرده شد و سپس با استفاده از ساختارهای پریودیک slow wave آنتن تا حد ممکن فشرده شد که این آنتن در آخر دارای ابعاد 62mm x 62mm می باشد. نهایتا برای قرار گرفتن این آنتن در یک آرایه برای افزایش برد و دقت تفکیک سیستم rfid , یک شیفت دهنده فاز متشکل از یک کوپلر branch line و دو دیود واراکتور و دو خط تاخیر سویچ شده با قابلیت شیفت فاز 360? طراحی شد. سپس آنتن و شیفت دهنده های فاز در کنار یکدیگر یک آرایه تشکیل می دهند. از آنجا که سیستم rfid یک سیستم تجاری است , زیرلایه و ابعاد آنتن طوری طراحی شدند که آنتن ضمن قابلیت ساخت آسان دارای هزینه ساخت مقرون به صرفه ای نیز باشد, لذا زیرلایه استفاده شده از جنس fr4 با ?r=4.4 و tan?=0.02 با ضخامت 0.8mm ویک لایه هوایی در زیر آن به ضخامت 0.8mm انتخاب شد که به راحتی در دسترس , ارزان و قابل ساخت می باشد. آنتن طراحی شده دارای پهنای باند 7.5mhz , axial ratio برابر با 0.92db و بهره ای برابر با -0.7dbi در فرکانس 900mhz می باشد که به خوبی پاسخگوی نیاز سیستم rfid می باشد. بهره کم این آنتن به دلیل فشردگی زیاد و همچنین تلف زیاد زیرلایه آن می باشد که می توان با استفاده از یک زیرلایه با تلف کمتر بهره را افزایش داد. البته در این پایان نامه بهره آنتن نهایتا با آرایه کردن آن به حدود 6.3dbi می رسد. نهایتا آرایه ای با 4 المان به صورت خطی و با فواصل ?/2 طراحی شد که دارای پهنای بیم 24? در صفحه e و 84? در صفحه h بوده و قابلیت اسکن بیم 112? را داراست.

چکیده : در این پایان نامه طراحی و ساخت کوپلر branch-line سه بانده با استفاده از ساختاری که در سه فرکانس جداگانه می تواند جانشین خط انتقال ?/4 با امپدانس مشخصه z_c در یک کوپلر branch-line معمولی شود انجام می شود. این ساختار به گونه ای طراحی می شود که بتواند در فرکانس طراحی f_0 فاز 3?/2 ، در فرکانس تشدید f_1 باند پایین فاز ?/2، در فرکانس تشدید f_2 باند بالا فاز 5?/2 و امپدانس مشخصه z_c مطلوب را در این سه فرکانس ایجاد کند. با استفاده از این شرایط و تحلیل ماتریس abcd این ساختار، طول های الکتریکی در فرکانس طراحی و امپدانس مشخصه بخش های مختلف آن به صورت فرمول بسته ریاضی که تابعی از فرکانس های کاری کوپلر هستند به دست می آیند. با توجه به عنوان -پایان نامه، فرکانس های کاری f_1 ، f_0 و f_2 کوپلر را به گونه ای انتخاب می کنیم که بتواند باندهای فرکانسی ( wlanو wimax) را پوشش دهد. طراحی و ساخت این کوپلر انجام شد و صحت طراحی و پوشش باندهای مطلوب، با مقایسه نتایج شبیه سازی و اندازه گیری مورد تائید قرار گرفت. جهت ارائه کاربردی برای کوپلر طراحی شده در سیستم mimo، آنتن سه بانده با قابلیت کار در باندهای (wlan وwimax ) با ابعادی مناسب، جهت اتصال به کوپلر طراحی و ساخته شد. دو عدد از این آنتن ها به صورت آرایه در پورت های خروجی کوپلر سه بانده قرار داده شد و با تحریک جداگانه پورت های ورودی کوپلر، قابلیت ایجاد گوناگونی الگوی پرتو تشعشی در سه باند فرکانسی جداگانه مورد بررسی قرار گرفت. به این ترتیب یک سیستم mimo سه بانده برای کار در باندهای ( wlanوwimax ) با قابلیت ایجاد گوناگونی الگوی پرتو تشعشعی(pattern diversity) معرفی شد.

در این پایان نامه آنتنی قابل تنظیم برای ارتباطات سیار معرفی و ساخته شده است. این طرح که به وسیله سوئیچ های rfmems در باند های فرکانسی wifi،wimax ،uwb ، dcs،pcs ،umts کار می کند؛ طرحی نو برای داشتن آنتنی چند بانده است که علاوه بر تطبیق خود با یک باند فرکانسی، می تواند هم زمان در چند باند فرکانسی کار کند. آنتن مایکروستریپی پیشنهادی ضمن پوشش پهنای باند مورد نیاز شبکه های wifi(با فرکانس های مرکزی 2.40ghz و 5.80ghz) وwimax (با فرکانس های مرکزی 2.50ghz، 3.50ghzو 5.80ghz) و باند های فرکانسیuwb ، dcs،pcs ،umts عملکردی مطلوب نیز به لحاظ تلفات بازگشتی و پترن تشعشعی دارد. حجم پایین، ابعاد کوچک و هزینه ساخت کم از جمله مزیت های این طرح است. با توجه به گسترش ارتباطات بیسیم، نیاز عمده ای جهت کوچک سازی، کاهش هزینه، راحتی ساخت، چند بانده کردن و پهن باند کردن آنتن ها در سیستم های مخابراتی تجاری احساس می شود. برای رسیدن به چنین هدفی محققین به مطالعه و ساخت انواع جدیدی از آنتن ها پرداخته اند، آنتن هایی که از نظر هزینه، ابعاد، پترن تشعشعی، بهره و قرارگیری در یک سیستم مخابراتی کارایی لازم را داشته باشد. با توجه به سرویس های مختلف موجود که هر کدام در رنج فرکانسی مشخصی عمل می کنند، مقرون به صرفه نخواهد بود که به هر سرویس کاری یک آنتن اختصاص دهیم. استفاده از تکنولوژی ساخت سوئیچ های مایکروویوی در ابعاد بسیار کوچک و استفاده از آن ها در ساختار آنتنی موجب دستیابی بهتر به آنتن reconfigurable شده است. بازتنظیمی یا reconfigurability مشخصه ای است که به کاربر این امکان را خواهد داد که به وسیله یک دستگاه از چند سرویس با باندهای فرکانسی مختلف استفاده کند. طراحان آنتن از این ویژگی در طراحی آنتن هایی با چند عملکرد (multifunctional antenna) بهره می جویند. ترکیب آنتن های مایکروستریپ و سوئیچ های mems می تواند ساخت آنتن هایreconfigurable را تسهیل سازد. آنتن های reconfigurable صفحه ای گستره وسیعی از طراحی های متفاوت آنتن را در بر می گیرد، که در بسیاری از آن ها از سوئیچ های mems برای دستیابی به آنتن reconfigurable استفاده می شود. آنتن های چند بانده reconfigurable کاربرد بسیاری در مصارف نظامی و تجاری دارد چراکه یک آنتن می تواند به طور دینامیکی در چند باند فرکانسی دریافت یا ارسال داده را انجام دهد، که این عمل به روش جاروب یا تغییر فرکانس کاری حاصل می شود. با توجه به این واقعیت که استانداردهای مختلف بیسیم از باندهای کاری متفاوتی برخوردارند لذا ناگزیر باید از آنتن چند بانده یا پهن باند در کاربردهای مخابراتی بهره جست. در این نوع آنتن ها توزیع جریان با توجه به عملکرد سوئیچ ها در دهانه تشعشعی مسطح آنتن تغییر می یابد و فرکانس های کاری متفاوت نیز متناسب با ساختار آنتن و ابعاد آن تغییر می کند. در این نوع آنتن ها سوئیچ زنی و بازتنظیمی الکترونیکی اغلب توسط عناصر فشرده ای نظیر پین دیودها ، ترانزیستورهای فت و سوئیچ های mems انجام می شود اما سوئیچ های mems در مقایسه با پین دیودها و ترانزیستورهای فت، عملکرد بهتری از نظر ایزولاسیون، تلفات جایگذاری (insertion loss)، میزان مصرف انرژی و خطی بودن دارند. فصل اول شامل بررسی استانداردهای تعریف شده و مقالات و کارهای گذشته است. در فصل دوم ساختار آنتن های مایکروستریپی، روش های کوچک سازی آنتن، آنتن های reconfigurable، روش های عددی و سوئیچ های mems بررسی شده اند. در فصل سوم آنتن reconfigurableبا چند عملکرد طراحی شده است که نتایج شبیه سازی و ساخت آن، برای کاربردهای تعیین شده آورده شده است. فصل چهارم نیز شامل نتیجه گیری و پیشنهادات است.

تصویر برداری مایکروویوی به دلیل پیشرفت هایی که در سخت افزار و نرم افزار تصویربرداری حاصل شده است مورد توجه فراوانی قرار گرفته است که نسبت به روش های دیگر تصویر برداری دارای مزایای بیشتری است. سرطان سینه شایعترین نوع سرطان در زنان است ( به استثنای سرطان پوست)، هر چند با تشخیص زود هنگام، شانس زیادی برای درمان موفقیت آمیز و افزایش طول عمر وجود دارد. رایجترین روش مورد استفاده برای تشخیص سرطان، استفاده از اشعه ی x است، در حالی که آن یک ابزار موثر برای تشخیص سرطان سینه است اما معلوم شده است که این تکنیک دارای یک تعداد محدودیت شامل تولید تعداد قابل توجهی نتایج کاذب مثبت و منفی می باشد. تصویربرداری مایکروویوی افق های جدیدی را برای تشخیص سرطان سینه مصور کرده است. روش، یک تکنیک تصویربرداری متناوب است که کم هزینه، تولید دیتای سه بعدی با حساسیت بالا، اجتناب از استفاده از تشعشع یونیزه کننده خواهد بود و حاصلش یک سیستم سریع و راحت برای بیمار است. تکنولوژی تصویربرداری مایکروویوی از آن جهت قابل اعتماد است که قابلیت آشکار کردن تفاوت خصوصیت دی الکتریکی یک تومور و بافت احاطه کنندهی سینه را در فرکانسهای مایکروویوی دارد، چنان که وقتی سینه با تشعشع مایکروویوی روشن می شود انعکاسهای قابل توجهی از تومور وجود خواهد داشت. ثابت شده است که ساختار سینه از لحاظ الکتریکی نسبتاً همگن است و در آن یک کنتراست 5:1 بین بافت سالم و بافت خطرناک وجود دارد. همچنین مطالعات اخیر نشان می دهد در حالی که کنتراست بین بافت خطرناک و بافت با چربی احاطه شده نرمال می تواند بزرگتر از 10:1 باشد، کنتراست در بافت غده ای متراکم، کمتر از 10% است. خط مشی، در نظر گرفتن مساله پراکندگی معکوس است که با تشعشع مایکروویوی و انرژی پراکنده شدهای که از مکانهای دور دریافت می شود باعث روشن شدن سینه می شود. از این اطلاعات، توزیع ثابت دی الکتریک در داخل سینه می تواند تخمین زده شود. تصویر برداری راداری uwb به عنوان ابزاری برای آشکارسازی سرطان سینه، یک تکنیکی است که توسط تعدادی از تیم های تحقیقاتی در حال توسعه است. چنین سیستم هایی که پایه ی راداری دارند قادر به تولید تصاویر با رزولوشن بالا بدون نیاز به الگوریتمهای بازسازی پیچیده می باشند که به علت ذات پهن باند بودن سیگنالهای uwb می باشد. یک بخش بحرانی هر برنامهی آشکارسازی، طراحی آنتن است. برای دستیابی به رزولوشن بالا و تصاویر دقیق، آنتن باید قادر باشد تا در یک پهنای باند وسیعی، سیگنال تشعشع کند در حالی که عملکرد شکل موج را روی یک رنج زاویهای بزرگ ثابت نگه دارد. ابعاد آنتن تا جایی که ممکن است باید کوچک باشد تا تعداد آنتنهایی که در آرایه قرار می گیرند زیاد شود. این کار اجازه می دهد تا با اطلاعات زیادی که گردآوری می شود درهم ریختگی نتایج کاهش یابد.

یکی از موثرترین روش های کاهش مقطع عرضی رادار (rcs) که معیاری از قابلیت آشکار شدن یک هدف توسط رادار می باشد، استفاده از مواد جاذب رادار (rams) است. فریت ها یکی از مواد معمول مورد استفاده در ساخت جاذب ها به شمار می روند. پژوهش حاضر با هدف مطالعه ی رفتار جذب میکروویو یک نوع فریت باریم نوع m با فرمول استوکیومتری ba(meco)xmn0.1fe11.9-2xo19 به ازای 2/1 و 1، 8/0، 6/0= x و si و zr ،ti = me انجام شده است. فرآوری ترکیب های مورد مطالعه با روش سنتز حالت جامد صورت گرفت. برای آنالیز فازی و اندازه ی ذرات پودرهای فرآوری شده به ترتیب از روش پراش اشعه ی x و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. مطالعه ی خواص مغناطیسی پودرها، به صورت نمونه های کامپوزیتی زمینه اپوکسی، با استفاده از دستگاه هیسترزیس گراف و بررسی رفتار جذب امواج الکترومغناطیس (em) آنها، به صورت رنگ های با پایه ی اپوکسی، با استفاده از دستگاه آنالیزگر شبکه ی برداری (vna) انجام شد. بررسی الگوهای پراش اشعه ی x تمامی ترکیب های مورد مطالعه نشان داد که ساختمان بلوری هگزاگونال تک فاز مورد نظر تشکیل شده است. بر اساس نتایج حاصل از اندازه گیری ویژگی های مغناطیسی تمامی ترکیب های سنتز شده یک ماده ی مغناطیسی نرم یا شبه نرم برآورد شدند. بیشترین مقدار جذب امواج em، درحالت تک لایه، در رنگ هایی به ضخامت mm2 با درصد تراکم وزنی 60%، که حاوی پودرهایی با اندازه ی متوسط ذرات حدود ?m1 بودند، حاصل شد. بررسی رفتار جذبی نمونه های دولایه ی تهیه شده از ترکیب های مختلف نشان داد که مقدار جذب این نمونه ها در ضخامت mm2 در محدوده ی فرکانسی باند x در سطح نسبتاً پایینی قرار دارد. افزایش ضخامت مجموع دو لایه به mm4 باعث شد، مقدار جذب به طور چشم گیری افزایش یابد. در نمونه ی دولایه با ضخامت mm2، استفاده از 3% الیاف کربن در ترکیب لایه ی دوم، باعث ایجاد جذب یکنواختی در حدود db5/3- در سرتاسر محدوده ی فرکانسی باند x شد.

در این پایان نامه هدف کلی طراحی آنتن ترمینال سیاری می باشد که ساختار اصلی آن را صفحه زمین برد مدار چاپی (که اصطلاحا شاسی نامیده می شود)، تشکیل می دهد. برای این منظور برد مدار چاپی با ابعاد 40x100 میلی متر مربع که استفاده از آن در تلفن های همراه متداول است، در نظر گرفته شده است. در ادامه از تئوری مدهای مشخصه برای به دست آوردن فرکانس های رزونانس شاسی و توزیع جریان مدهای مشخصه بر روی آن، در فرکانس های مختلف استفاده شده است. با استناد به نتایج به دست آمده روزنه هایی که ابعاد بهینه آنها توسط روش الگوریتم ژنتیک به دست آورده شده است، در ساختار شاسی به گونه ای تعبیه می شوند، که نتیجه این ترکیبهای جدید بهبود رزونانسها و توزیع های جریان ساختار و عملکرد مطلوب در باندهای فرکانسی مورد استفاده سیستم های بی سیم است. تا این قسمتقابلیت پوشش باندهای مختلف مورد استفاده سیستم های بی سیم به طور بالقوه در ساختار ایجاد شده است. به منظور بالفعل کردن توانایی های فوق به تطبیق مدهای مشخصه ساختار جدید در فرکانس های مورد نظر احتیاج است که این عمل از طریق تکنیک های اتطبیق امپدانس و المان های تزویج مناسب، تحقق می یابد. همچنین از تکنیک های افزایش پهنای باند، جهت فراهم کردن پهنای باند بیشتر در بعضی از باندهای فرکانسی استفاده می گردد.

امواج نوری تابیده شده به سطح فلز باعث نوسان الکترون های آزاد آن می شود. نوسان الکترون های آزاد هماهنگ با فرکانس موج نوری تابیده شده سبب ایجاد امواجی موسوم به پلاسمون های سطحی می گردد. پلاسمون های سطحی امواج نوری هستند که در سطح هادی انتشار می یابند. این امواج از این جهت دارای اهمیت هستند که می توانند در ساختارهایی با ابعاد زیر طول موج انتشار یابند. این پدیده می تواند رویای رسیدن به فناوری پردازنده های فوق سریع را واقعیت ببخشد. تحقیق پیش رو از سه فصل تشکیل شده است. فصل اول به تحلیل و بررسی ساختارهای فلز-دی الکتریک-فلز اختصاص یافته است. در فصل دوم انواع روش های عددی مبتنی بر تفاضل محدود در حوزه ی زمان برای تحلیل این ساختارها مطرح شده است. در نهایت در فصل سوم با استفاده از روش تفاضل محدود در حوزه ی زمان (fdtd) و کدنویسی در برنامه matlab این ساختارها شبیه سازی شده اند و نتایج شبیه سازی ارائه شده است. در این تحقیق به دو نتیجه ی جدید دست یافته ایم. مورد اول حل مشکل شرایط مرزی بین فلز و دی الکتریک می باشد. تا کنون برای تحلیل fdtd ساختارهای پاشنده مجبور بودیم مولفه ی مماسی میدان را در مرز فلز و دی الکتریک قرار دهیم. با ارائه روشی جدید توانستیم این محدودیت را بر طرف کنیم چرا که در کاربردهای عملی لزوما نمی توانیم مولفه مماسی میدان را در مرز قرار دهیم. در مورد دوم با اعمال تغییراتی بر روی ساختار فیلتری فلز-دی الکتریک-فلز توانستیم در کنار حذف لوب های جانبی در باند عبور، به پهنای باند بیشتری در باند تضعیف دست یابیم. لازم به ذکر است که در این تحقیق از روش جدید تفاضل محدود در حوزه ی زمان یک بعدی محلی (lod fdtd) استفاده کرده ایم که باعث شده است مدت زمان تحلیل تا 10 برابر کاهش یابد.

در این پایان نامه هدف طراحی آنتن دی الکتریک مستطیلی با پهنای باند پلاریزاسیون دایروی بالا برای پوشش باندهایx و ku بود. به این منظور و بر مبنای مطالب بحث شده ابتدا با استفاده از روش dwm به محاسبه ابعاد rdra پرداخته شد. سپس با انجام بررسی های گسترده بر روی نمونه های متعدد rdra با تغذیه های مختلف نشان داده شد مدهای تحریک پذیر rdra وابسته به منبع تغذیه و موقعیت آن است. در ادامه فلوچارتی برای طراحی rdra با استفاده از یک کوپلرbranch-line پیشنهاد شد. این فلوچارت رهنمودی مستقیم و سریع برای دست یابی به آنتنی با مشخصات مطلوب ارائه می دهد. روند فلوچارت توسط دو مثال مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با بهره گیری ازتحلیل مدی محدوده فرکانسی تقریبی پلاریزاسیون دایروی قبل از شبیه سازی به دست آمد. با بهره گیری از نتایج این تحلیل می توان دریافت که اگر به توان مد te111 را تحریک کرد و مدهای غیر پلاریزاسیون دایروی اطراف این مد را به نحوی (تغییر ابعاد rdra یا تغییر در مکانیزم تغذیه) حذف کرد، می توان پلاریزاسیون دایروی مناسبی را در جهت ماکزیمم تشعشع به دست آورد. در ادامه و تکمیل این تحقیق آنتن دی الکتریک مستطیلی مثال اول برای پوشش باند x به منظور پیاده سازی روش های بهینه سازی ارائه شده و مقایسه مقادیر اندازه گیری با نتایج شبیه سازی ساخته شدکه نتایج تجربی در توافق خوبی با نتایج شبیه سازی بودند.

در این پایان نامه یک ساختار هادی مغناطیسی مصنوعی (amc ) جدید با استفاده از روش هایی مثل ساختار های تشدیدی ارائه و فرکانس مرکزی و پهنای باند آن مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در ادامه از این ساختار به عنوان صفحه ی زمین برای آنتن ها از جمله آنتن مونوپل استفاده شده و مشخصات تشعشعی آن بررسی خواهد شد. علاوه بر این، با توجه به اینکه تاکنون ساختار های amc در ادوات مایکروویوی به کار برده نشده است، اثرات ناشی از کاربرد این ساختار ها در ادوات مایکروویوی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

در این پایان نامه ابتدا اثرات و کاربردهای ساختارهای موجبر مجتمع زیرلایه ای (siw) در المان های مایکروویوی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. روش های تحلیل تمام موج این ساختارها از لحاظ به دست آوردن فرکانس قطع و ماتریس پراکندگی بررسی گردیده و روش هایی برای تحلیل تمام موج این ساختارها پیشنهاد گردیده است. در ادامه با توجه به ویژگی های این گونه از ساختار، آنتن پهن باند، آنتن با قابلیت پیکربندی مجدد پترن و تزویج گر چند مده بر اساس تکنولوژی موجبرهای مجتمع زیرلایه ای طراحی و شبیه سازی شده است. در طراحی المان های مایکرویوی فوق از تشابه موجود بین موجبر مستطیلی (rwg) و موجبر مجتمع زیر لایه ای و نحوه ی چیدمان استوانه های فلزی موجود بین دو صفحه ی بالایی و پایینی در siw استفاده شده است. المان های طراحی شده از مزایای مسطح بودن و قابلیت انطباق پذیری با مدارات چاپی و ابعاد کوچکتر نسبت به ساختارهای موجبری که به روش سنتی ساخته شده اند، برخوردار هستند. برای ارزیابی عمکرد تحقیق و اعتبار گذاری آن، ساختارهای پیشنهادی براساس شرایط امکان ساخت و نرم افزارهای شبیه سازی و تئوری های موجود مقایسه گردیده اند.

هدف اصلی پایان نامه، طراحی آنتن کانفورمال فشرده جدید، برای کاربرد آندوسکوپی کپسولی است. زیرلایه آنتن به صورت یک کپسول هشت وجهی در نظر گرفته شده است تا کار طراجی و ساخت آنتن ساده تر گردد. آنتن نهایی، یک آنتن دوباندی با پچ سینوسی و با پترن همه جهتی در دو باند کاری است. با توجه به قابلیت های بالای آنتن های کانفورمال، هدف اصلی در این پایان نامه، طراحی آنتن جدید کانفورمال است. برای این منظور، پارامترهایی مانند پترن تشعشعی و نرخ جذب ویژه (sar) مورد بررسی قرار گرفته و آنتنی مناسب برای کاربردهای پزشکی (آندوسکوپی کپسولی) طراحی شده است. همچنین، برای استفاده از آنتن در کاربرد آندوسکوپی کپسولی، ضروری است اندازه آنتن کوچک باشد. بنابراین، هدف دیگر طراحی، استفاده از تکنیک های کوچک سازی است. برای طراحی، عملکرد نمونه صفحه ای از چنین آنتنی را با شبیه سازی مورد بررسی قرار داده و سپس آنتن بر روی زیرلایه کپسولی هشت وجهی منطبق شده است. برای سنجیدن اعتبار آنتن صفحه ای طراحی شده، از شبیه سازی و ساخت استفاده شده است. در شبیه سازی آنتن های کانفورمالی که داخل بدن قرار می گیرند، شرایط الکترومغناطیسی بدن انسان نیز باید در نظر گرفته شود. در ساده ترین حالت، می توان بدن را با یک لایه با ضریب نفوذپذیری و ضریب هدایت ثابت مدل کرد. مدل کردن بدن انسان با استوانه های دایروی یا بیضوی چند لایه به نتایج واقعی تری منجرخواهد شد. در این پایان نامه، از مدل استوانه دایروی چندلایه استفاده شده است. آنتن کپسولی طراحی شده، در باندهای mics و ism (به ترتیب شامل بازه های فرکانسی 402-405mhz و 2.4-2.5ghz) کار می کند و در این دو باند پترن همه جهتی دارد.

به دلیل کاربردهای بسیار سیستم های gpr برای تشخیص انواع مختلف اهداف در زیر سطح زمین، طراحی آنتن مناسب برای این سیستم ها در این پایان نامه مورد نظر خواهد بود. آنتن های مورد استفاده در سیستم های gpr باید دارای ویژگی هایی از قبیل uwb بودن، قابلیت انتقال سیگنال با کمترین اعوجاج، پلاریزاسیون مناسب، سطح گلبرگ فرعی پایین، کوچکی و ارزان قیمت بودن باشند. در این پایان نامه دو آنتن جدید برای کاربرد gpr طراحی شده است. آنتن اول، یک آنتن فرکتال حلقوی با چهار تکرار با زمین شکاف دار بوده که دارای سه باند فرکانسی پهن باند با پهنای باند کسری به ترتیب 23.42%، 35.96% و 17.29% با شرط |s11|<-10db به دست آمده است. با بارگذاری این آنتن توسط دو وایا در اولین محل بی نظمی توزیع جریان، تطبیق امپدانس این آنتن در فرکانس های میانی این باندها نیز بهبود یافته و پهنای باند کسری 118.91% با شرط |s11|<-5 db به دست می آید. بنابراین، آنتن دارای ویژگی uwb خواهد بود. نتیجه شبیه سازی این آنتن در حوزه زمان نیز نشان می دهد که این آنتن قادر به انتقال پالس با اعوجاج اندک خواهد بود. در نتیجه این آنتن به عنوان یک آنتن تشعشع کننده پالس، همچون آنتن gpr می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. نتایج شبیه سازی این آنتن با در نظر گرفتن زیرلایه rogers به ابعاد 72×72×3.2 mm3 به دست آمده است. به دلیل در دسترس نبودن این زیرلایه، در عمل از زیرلایه fr4 که ارزان قیمت و در دسترس است استفاده شده است. نمونه ای از این آنتن ساخته و اندازه گیری شده است. نتیجه اندازه گیری با شبیه سازی مقایسه شده و انطباق خوبی مشاهده شده است. آنتن دوم، یک آنتن متناوب لگاریتمی با تغذیه متقاطع (با بارگذاری با وایا) بوده که در بازه فرکانسی 1.63 ghz تا 7 ghz دارای مشخصه |s11|<-5 db و از 4.4 ghz تا 6.56 ghz با مشخصه |s11|<-10 db به دست آمده است. این آنتن نیز در حوزه زمان شبیه سازی شده و مشاهده شده که قابلیت انتقال پالس با اعوجاج اندک را داراست. این آنتن نیز با در نظر گرفتن زیر لایه teflon شبیه سازی شده، ولی برای ساخت از زیرلایه fr4 استفاده شده است. نتایج شبیه سازی این آنتن با زیرلایه fr4 بر خلاف انتظار، به خوبی بهبود یافته و از 4.3 ghz تا 10 ghz مشخصه |s11|<-10 db به دست آمده و از 1.9 ghz تا 10 ghz هم |s11|<-5 db حاصل شده است. نمونه ای از این آنتن نیز ساخته و اندازه گیری شده است. مقایسه نتیجه اندازه گیری و شبیه سازی این آنتن نیز تطابق خوبی را نشان می دهد.

مشخصه های الکترومغناطیسی ساختارهای موجبری دی الکتریک برای کاربردهای مایکروویوی و اپتیکی زمینه ای مورد توجه بوده است و انواع مختلف موجبرهای دی الکتریک موضوع چندین روش تحلیل بوده اند. از آنجا که اکثر این ساختارها را نمی توان بصورت تحلیلی حل نمود، روش های عددی متنوعی بهبود یافته اند که روش اجزای محدود از قدرتمند ترین آن ها است. اما مشکلی که در حل موجبرهای دی الکتریک با روش مذکور - و برخی روش های دیگر - پیش می آید، اعمال شرط مرزی بینهایت به مسئله است که یا باعث غیرخطی شدن معادلات می شود یا مودهای غیرفیزیکی و نادرستی تولید می کند. در این پایان نامه ابتدا روش های تحلیل موجبرهای دی الکتریک مطالعه و امکان انتشار امواج الکترومغناطیسی در این موجبرها بررسی شده است. سپس روش اجزای محدود برداری و انواع شرایط مرزی بینهایت بررسی شده است. همچنین در این بخش برای شبیه سازی فضای لایتناهی، شرط مرزی با استفاده از بسط توابع استوانه ای معرفی و روابط مربوطه بدست آمده است. بالاخره با استفاده از روش ارائه شده جواب های انتشاری و نشتی موجبرهای دی الکتریک استوانه ای محاسبه شده است. لازم به ذکر است برای کدنویسی از نرم افزار matlab استفاده می شود. در این تحقیق به سه نتیجه مهم دست یافته ایم. اول کاربرد موفقیت آمیز شرط مرزی به کمک بسط توابع استوانه ای در این نوع مسائل است که ایرادات و یا ملاحظات شرایط مرزی بینهایت مرسوم را ندارد. دوم خطی سازی معادله ماتریسی حاصله است که حل آن برخلاف روش های تکرار در حل معادلات غیرخطی، بسیار سریع بوده و موجب کارآمدی این روش شده است. سوم اینکه با استفاده از فرمولاسیون ارائه شده توانسته ایم بدون کار تحلیلی اضافی امواج نشتی را نیز محاسبه کنیم. حل خطی مودهای نشتی از نتایج مهم و نشان دهنده کارآمدی روش ارائه شده می باشد.

در این پایان نامه آرایه انعکاسی با استفاده از المانهای مایکرواستریپی طراحی می شود. در این طراحی از پچ ساده مستطیلی استفاده شده است. برای ایجاد قابلیت پیکربندی مجدد در آرایه، در صفحه زمین المان ها، شکاف هایی قرار داده می شود که با قرار دادن سوییچ هایی بر روی شکاف ها، می توان شیفت فاز را کنترل کرد. تاثیر شکل ظاهری، ابعاد، محل قرار گیری و نیز تعداد شکاف ها در عملکرد آرایه انعکاسی مورد توجه قرار گرفته اند. شیفت فاز بالاتر همراه با پهنای باند بیشتر پارامترهایی از آرایه انعکاسی اند که در طراحی مورد توجه قرار گرفته اند. برای داشتن آرایه با بازده بهتر سعی شده است تا از رزونانس خود المان و نیز میدان های نشتی در قسمت پشتی آرایه جلوگیری شود. ابتدا تک المان مایکرواستریپی آرایه انعکاسی با استفاده از مدل موجبری بررسی میگردد تا ماکزیمم شیفت فاز را در این المان ها بتوان بدست آورد. در ادامه با آنتن شیپوری، تعداد 9 35 المان آرایه مورد تابش قرار داده می شوند و عملکرد آرایه از نقطه نظر پترن مورد بررسی قرار می گیرد. هدف مهم دیگر در این پایان نامه رسیدن به آرایه دوباندی است که آرایه طراحی شده قابلیت عملکرد در بانده های x و ku را دارا باشد. برای نیل به این هدف و داشتن عملکرد مستقل برای باندهای مذکور، از شکاف های متفاوت برای دو باند استفاده شده است. برای مدل سازی سوییچ های rf mems ابتدا حالت ایده ال آنها در نظر گرفته می شود و در دامه این سوییچ ها نیز به شکل دقیق تری مدل سازی می شوند. نمونه هایی از المان طراحی شده بر روی زیر لایه rogers 4003c ساخته شده و با استفاده از موجبر باند x اندازه گیری می شود. نتایج اندازه گیری با نتایج شبیه سازی نیز مقایسه می شوند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.