مسئله پراکندگی معکوس،در حالت کلی شامل بازسازی جسم نا معلوم چه از لحاظ شکل و چه از لحاظ جنس است.تصویر برداری از اجسام مجهول،مکان یابی از جمله کاربردهایی است که با استفاده از میدان های پراکنده شده و معادلات ماکسول انجام می پذیرد.روش های حل پراکندگی معکوس شامل دو دسته کمی و کیفی است.روش های کمی که در آن اساس روش بر بهینه سازی و بهبود دادن جواب مسئله به سوی یک مقدار با کمترین خطاست، دارای دقت بیشتری نسبت به روش های کمی می باشد.از طرفی در آن یک سری فرآیندهای تکرار وجود دارد که باعث کمتر شدن سرعت محاسباتی می شود.اما روش های کیفی که موضوع بحث این پایان نامه می باشد،بعنوان یک مسئله معکوس در ریاضیات با معادلات مشتقات جزئی مطرح می شود.از مزیت های این روش نسبت به روش کمی آن است که سرعت بالاتری دارد و در عین حال به اطلاعات اولیه کمتری نیز نیاز دارد.با این وجود دقت کمتری نسبت به روش های کمی دارد.روش نمونه برداری خطی بعنوان یکی از روش های کیفی حل پراکندگی معکوس در الکترو مغناطیس،که در سالهای اخیر بشدت مورد توجه دانشمندانی که در حوزه میدان ها و امواج کار می کنند قرار گرفته است ،در این پروژه بررسی شده است.اساس آن بر پایه حل یک معادله انتگرالی خطی است که در آن دیگر نیازی به تقریب های ضعیف از جمله تقریب بورن یا بورن معوج شده نمی باشد.در این پروژه پس از بررسی و تحلیل خود روش نمونه برداری خطی از لحاظ ریاضی،از آن به عنوان ابزاری برای بازسازی شکل پراکنده ساز مجهول استفاده می کنیم.پارامتر های مختلف تاثیر گذار در کیفیت بازسازی اشکال،از جمله تعداد آنتنهای فرستنده گیرنده،فرکانس،عوامل خارجی از جمله نویز را بررسی می کنیم.در مهمترین قسمت کار به بررسی و مقایسه پلاریزاسیون موج تابشی در کیفیت بازسازی اجسام عایق و هادی می پردازیم،تکنیکی جدید را برای بهبود عملکرد بازسازی بر اساس فرکانس و پلاریزاسیون که محور اصلی بحث است ارائه می دهیم.همچنین از بعضی قابلیت های دیگر روش نمونه برداری خطی از جمله توانایی بازسازی چند پراکنده ساز در شرایط مناسب صحبت خواهیم کرد.

آنتن های نظارتی ثانویه به منظور تشخیص هویت هواپیماها بکار می روند. در این آنتن ها سه پترن جمع ، تفاضل و کنترلی استفاده می گردند که از پترن های جمع و کنترلی در حالت ارسال (در فرکانس 03/1 گیگاهرتز) و از پترن های جمع،کنترلی و تفاضلی در حالت دریافت (در فرکانس 09/1 گیگاهرتز) استفاده می گردد. نمونه های زیادی از این آنتن ها وجود دارند که براساس گین و مشخصات پترن های آن ها از یکدیگر متمایز می گردند. در این پایان نامه با هدف اغنای صنایع داخلی، با توجه به مدنظر بودن پترن مجذور کسکانت در صفحه ارتفاع آنتن ( با بررسی و در نظر گرفتن کلیه ویژگی های مدنظر برای این پترن با توجه به کاربرد آن)، طراحی یک ستون تشعشعی از این آنتن های نظارتی ثانویه با پترن مجذور کسکانت در صفحه ارتفاع برای عملکرد در دو فرکانس 03/1 گیگاهرتز و 09/1 گیگاهرتز صورت گرفته است. برای طراحی این ستون تشعشعی با استفاده از روش های سنتز پترن، پترن مدنظر سنتز گردیده است و توزیع دامنه و فاز برای 11 المان دیپل نیم موج بدست آورده شده است. با استفاده از خط انتقال ریز نواری، توان ورودی توسط تقسیم کننده های ویلکینسون بین خروجی ها بر اساس دامنه و فاز مدنظر تقسیم می گردد. این ستون تشعشعی در نرم افزار cst طراحی و شبیه سازی شده است که در نهایت منجر به ایجاد پترن مجذور کسکانتِ مدنظر شده است. در ادامه با توجه به پترن های مورد نیاز در صفحه افقی آنتن (جمع، تفاضلی و کنترلی)، آرایه آنتن صفحه ای با شبکه مستطیلی و توزیع جدایی پذیر و بر اساس روش های توزیع جریان دلف- چبیشف و تیلور( تک پارامتر) در صفحه افق، با مشخصات مدنظر (پهنای تابه 3 دسی بلِ 2/1 درجه و سطح گلبرگ کناری 30- دسی بل) و با گین 28 دسی بل، طراحی شده است.

امروزه در الکترومغناطیس کاربردی، رفتار موج در محیط های چند لایه بسیار اهمیت یافته است. روش استخراج تابع گرین حوزه طیف محیط های چند لایه تحلیلی است و برای ترکیب های متفاوتی از مکان های منبع و میدان در چندلایه ها قابل محاسبه هست. این بیان تحلیلی مبتنی بر خطوط انتقال متوالی بوده که به آسانی با کمک تئوری مدار و تئوری خطوط انتقال موجود است. از این روش، مجموعه کاملی از تابع گرین طیف عدد موج پتانسیل های اسکالر و برداری محیط چندلایه برای دو قطبی های الکتریکی افقی و عمودی بدست می آید. برای محاسبه توابع گرین مکانی لازم است از انتگرال های سامرفلد استفاده شود. از انتگرال کانتور برای محاسبه این انتگرال ها می توان استفاده نمود که پیچیدگی زیادی دارد. برای توصیف مسائل محیط های چندلایه می توان از معادلات انتگرالی پتانسیل های ترکیبی mpie استفاده نمود که نیاز به توابع گرین حوزه زمان - مکان دارد. یکی از اشکالات مهم معادلات انتگرالی حوزه زمان محیط چند لایه ای عدم وجود توابع گرین حوزه زمان فرم بسته برای حل مسأله است. برای حل مشکل مذکور توابع گرین زمان مختلط معرفی شده اند که تقریب های فرم بسته توابع گرین حوزه زمان هستند. در این روش تابع گرین حوزه طیف عدد موج بر حسب یک سری نمایی از متغیرهای فرکانس و طیف عدد موج بیان می شوند. به دلیل غیرخطی بودن تابع هدف روش های خطی برای محاسبه ضریب و نماهای بسط دوبعدی قابل استفاده نیستند لذا از روش های بهینه سازی مناسب برای یافتن ضرایب مجهول بسط استفاده می شود. یک روش موثر و جدید برای حل بسط نمایی دوبعدی استفاده از روش هایبرید شامل روش شبه نیوتن bfgs و روش های بهینه سازی مانند pso و taguchi می باشد. در این پایان نامه بعد از محاسبه دقیق توابع گرین یک دو قطبی عمودی در محیط دو لایه (هوا و زمین) و یک دو قطبی افقی در میکرواستریپ با استفاده از روش خطوط انتقال متوالی، با ترکیب انواع روش های بهینه سازی psoو روش تاگوچی با روش غیرخطیbfgs ضرایب بسط نمایی دو بعدی با دقت و سرعت همگرایی بالا برای تابع گرین حوزه طیفی محیط دو لایه و یک میکرواستریپ محاسبه شده است.

امروزه با پیشرفت دستگاه های شناسایی الکترونیکی از قبیل رادار و مادون قرمز، قابلیت شناسایی و کشف اهداف توسط جنگ افزارهای زمینی و هوایی به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. همچنین عدم تداخل امواج دستگاه ها و جلوگیری از ایجاد اختلال در عملکرد آن ها از مواردی است که جذب امواج رادار را به مسئله ی مهمی تبدیل کرده است. بنابراین دستیابی به تکنولوژی استتار در برابر امواج و نیاز به پوشش هایی که بتوانند اثرات نامطلوب و مخرب این امواج را کاهش و یا کاملاً حذف کند، اهمیت فراوانی یافته است. این طرح نیز در راستای نیل به هدف مذکور، به بررسی ساختاری می پردازد که علاوه بر کارا بودن درزمینه استتار، ازنقطه نظر تولید نیز به صرفه باشد. در این پژوهش انواع ساختارهای جاذب رادار معرفی و جهت طراحی و ساخت این پوشش¬ها، از بافت¬های سوراخ-دار حلقوی تاری پوشش داده شده با پلی آنیلین استفاده شده است. هدف اصلی در این پژوهش بررسی تأثیر ساختار پارچه¬های حلقوی تاری، بر میزان جذب و انعکاس امواج الکترومغناطیس بوده است. در ساختار این پوشش از پلیمر رسانای پلی¬آنیلین به عنوان جاذب استفاده شده است؛ انتظار می¬رود ابعاد سوراخ ها و همچنین پوشش پلی¬آنیلین روی پارچه، نقش اتلافی را در رابطه با امواج برخوردکننده ایفا کنند و بر روی میزان جذب و انعکاس امواج تأثیرگذار باشند. تأثیر ساختار پارچه¬های پوشش¬دهی شده با پلی آنیلین در جذب و انعکاس امواج الکترومغناطیسی، در باند فرکانسی ghz 12 -8، توسط تجهیزات مایکروویوی موج بر برای دو نمونه پارچه که دارای بزرگترین و کوچکترین ابعاد سوراخ بودند، بررسی گردید. جهت بهینه¬سازی هزینه¬ها و تعداد آزمایش¬ها، از شبیه سازی ساختار در نرم افزار (computer simulation technology) cst استفاده گردید. این نرم افزار در زمینه های شبیه سازی عددی میدان های الکترومغناطیسی ، طراحی انواع آنتن¬ها و مدارات فرکانس بالا مورد¬ استفاده می باشد و به راحتی طراحی، آنالیز و شبیه سازی را در مدارات انجام داده و درکمترین زمان و با کمترین هزینه ممکن نتایج موردنیاز را بدست می¬دهد. این نرم افزار گستره وسیعی از فرکانس را پشتیبانی می¬کند و یکی از امکانات کارساز آن شبیه سازی تجهیزات مایکروویو می¬باشد. با به دست آوردن پارامترهای جذب و انعکاس دو نمونه¬ی آزمایش شده، شبیه سازی موج بر و نمونه پارچه¬های تولیدشده برای فرکانس 12-8 گیگاهرتز در نرم افزار انجام شد. از مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج حاصل از آزمایش تجربی، مشاهده گردید که نمونه ها به میزان زیادی انعکاس امواج را کاهش می¬دهند. میزان تضعیف در هر دو حالت شبیه سازی و تجربی کم می¬باشد و با توجه به نتایج به دست آمده از هر دو حالت با کاهش ابعاد سوراخ میزان عبور امواج کاهش و میزان اتلاف موج بیشتر خواهد شد. کاهش میزان انعکاس در نمونه¬های با حفره¬های بزرگتر ناشی از انعکاس پراکنده امواج است و بخوبی تاثیر ساختار پارچه بر پراکنده شدن امواج را توجیه میکند

در بسیاری از کاربردهای مخابراتی و راداری نیاز به آرایه آنتنی داریم که چند باریکه به صورت همزمان تولید کند. استفاده از آنتن آرایه فازی و آنتن بازتابنده به همراه چند تغذیه، دو روش مرسوم برای تولید آنتن چند باریکه ای هستند که البته پیچیده و پرهزینه می باشند. در روش دیگر دامنه و فاز در هر یک از عناصرِ آرایه توسط شبکه ای که شبکه شکل دهنده باریکه نامیده می شود و چند ورودی و چند خروجی دارد، کنترل می شود. هر کدام از خروجی های شبکه شکل دهنده باریکه به یکی از عناصر آرایه متصل می گردد و در نهایت با تحریک هر کدام از ورودی های شبکه، یک باریکه در زاویه ای خاص در فضا تشکیل می شود. عدسی های مایکروویو و مخصوصاً عدسی روتمن گروه مهمی از این شبکه ها را تشکیل می دهند. این عدسی ها معمولا در سه ساختار ریزنوار، موجبری و siw پیاده سازی می شوند. استفاده از siw روش جدیدی برای پیاده سازی ساختارهای مایکروویو است؛ که در سال های اخیر توجه پژوهشگران را به خود جلب کرده است. در این پایان نامه یک آنتن عدسی روتمن در ساختار siw طراحی و شبیه سازی گردیده و به یک آرایه شکافی صفحه ای متصل شده است. در ابتدا مقدمه ای بر عدسی روتمن ارائه شده . سپس ساختار siw و روش طراحی آن عنوان گردیده است. در ادامه یک عدسی روتمن در ساختار siw طراحی و شبیه سازی شده و به دو نمونه آنتن ساده متصل گردیده است. پس از آن، آنتن آرایه شکافی که نوع پرکاربردی از آنتن ها در کاربردهای مخابراتی می باشد، معرفی شده و یک نوع صفحه ای از این آنتن به عنوان نمونه نهایی طراحی و به عدسی روتمن متصل گردیده است. نمونه نهایی آنتن در نرم افزار cst شبیه سازی و سپس ساخته شده است و نتایج شبیه سازی و اندازه گیری با یکدیگر مقایسه گردیده اند. در نهایت نتیجه گیری و جمع بندی مطالب عنوان شده است.

آنتن های fمعکوس سیمی (wifas) به دلیل پترن نامتقارن دو جهته در هواپیماهای بدون سرنشین برای تله متری کاربرد وسیعی دارند. اما در این زمینه، آنتن های fمعکوس سیمی مانند سایر آنتن های سیمی معایبی نظیر عدم تطبیق آیرودینامیکی و دمای بالا هنگام حرکت هواپیما دارند. جهت برطرف کردن این معایب از آنتن های موج سطحی جدید (swa) و ساختار باند توقف الکترومغناطیسی (ebg) استفاده شده است. در این پایان نامه آنتن موج سطحی با پترن دو جهته نامتقارن و با نیم رخ باریک یا ارتفاع کم ارائه شده است. این آنتن شامل لایه دی الکتریک با پچ های مربعی یا حلزونی متناوب و ساختار ebg، جهت هدایت امواج سطحی در جهت مورد نظر می باشد. تفرق این امواج سطحی در لبه های صفحه زمین، پترن تشعشعی دو جهته ایجاد می کند. جهت رسیدن به پترن نامتقارن، آنتن پچ با تغذیه مرکزی در جهت پچ های متناوب جابجا شده است. این آنتن دارای پترن دو جهته نامتقارن شبیه پترن آنتن اف معکوس می باشد و می تواند معایب آنتن اف معکوس را برطرف کند. آنتن های پیشنهادی در فرکانس های ghz 8/5 و ghz 4/2 طراحی و با نرم افزار تجاری cst شبیه سازی شدند. در نهایت جهت اطمینان از نتایج شبیه سازی، آنتن ghz 4/2 ساخته و مشخصات آن انداره گیری شد. با مقایسه نتایج اندازه گیری و شبیه سازی مشاهده شد که نتایج اندازه گیری به نتایج شبیه سازی بسیار نزدیک است.

برای تحلیل مسائل محیط های چندلایه می توان از معادلات mpie استفاده نمود که با توابع گرین حوزه مکان کار می کندکه با استفاده ازتئوری خطوط انتقال می توان به آسانی محاسبه نمود.در این تحقیق، با استفاده از روش بسط موجی تابع انتگرالده را به یک تابع همواری تبدیل کرده که بخش های تکینگی آن استخراج شده باشند.با استفاده از روش بسط موجی تابع انتگرالده را به یک تابع هموار تبدیل کرده و نشان داده می شود که حذف قطب ها منجر به انتگرالپذیری توابع گرین طیفی می شوند.