در این پایان نامه به بررسی یک آرایه retrodirective array (rda) می پردازیم، و با هدف کاهش سخت افزار مورد نیاز برای طراحی، از آنتن هایی با خاصیت حذف هارمونیک استفاده می کنیم. در بین ساختارهای مورد استفاده در کاربردهای مخابراتی، نیاز به سیستمی که پس از دریافت موج، موجی در جهت منبع ارسال موج بفرستد، احساس می شود. کارکرد مهم یک rda، که آن را از سایر ساختارهای مخابراتی متمایز می کند، داشتن چنین ویژگی می باشد، بدین صورت که یک rda پس از دریافت موج، موجی در جهت منبع ارسال موج منتشر می کند. به دلیل همین خاصیت، این ساختارها در سیستم های دسترسی چندگانه تقسیم فضا نقش مهمی دارند. یکی از روش های تحقق rda، این است که در یک آرایه از آنتن ها، فاز سیگنال دریافتی از هر آنتن معکوس شده و به آنتن بازگردانده شود. برای معکوس کردن فاز در این ساختارها معمولاً از روش پیشنهادی آقای pon مبتنی بر میکس کردن سیگنال دریافتی (rf) با سیگنال lo استفاده می کنند. با میکس شدن سیگنال rf دریافتی با سیگنال lo، دو سیگنال بوجود می آید، یکی سیگنالی است با فرکانس سیگنال rf دریافتی و فازی مخالف فاز سیگنال rf دریافتی، و دیگری سیگنالی است با فرکانس سه برابر فرکانس سیگنال rf دریافتی و فازی برابر فاز سیگنال rf دریافتی. برای اینکه اینگونه ساختارها عملکرد صحیحی داشته باشند، باید از انتشار سیگنال با فرکانس سه برابر فرکانس سیگنال rf دریافتی، جلوگیری کرد. در اکثر طرح ها برای اینکار از lpf در مسیر بین آنتن و میکسر استفاده می کنند. هدفی که در این پایان نامه دنبال می شود، استفاده از آنتن هایی با خاصیت حذف هارمونیک برای دریافت و ارسال موج می باشد. با اینکار دیگر نیاز به استفاده از lpf نبوده و می توان آن را از ساختار حذف کرد.

در سال های اخیر مدل سازی انتشار امواج رادیویی در درون ساختمان به شدت مورد توجه قرار گرفته است. روش رهگیری پرتو به طور گسترده برای پیش بینی مشخصات سیگنال ها در محیط های درون ساختمانی به کار برده شده است. این روش درک عمیقی از مکانیزم های حاکم بر انتشار امواج همچون بازتاب، شکست و تفرق به دنبال دارد و همچنین به طراحی مناسب سیستم های مخابراتی کمک می کند. در پاسخ به نیاز روز افزون به مدل های سریع تر و دقیق تر کانال مخابراتی بر پایه ی مشخصات فیزیکی محیط های عملکرد مخابرات رادیویی درون ساختمانی، این پایان نامه یک مدل کانال مخابراتی را بر اساس تکنیک های رهگیری پرتو ارائه کرده است. در این پایان نامه، نخست روش رهگیری پرتو و اجزاء آن مورد بحث قرار گرفته است. پس از آن تاثیرات مشخصه های محیط و موانع موجود در آن بر مکانیزم های حاکم بر انتشار بررسی شده است. سپس یک برنامه ی رهگیری پرتو دوبعدی با استفاده از نرم افزار matlab پیاده سازی گردیده است. صحت برنامه ی نوشته شده از طریق مقایسه با گزارش های اندازه گیری در یکی از مقالات چاپ شده در زمینه ی رهگیری پرتو دوبعدی، مورد تحلیل قرار گرفته و سازگاری خوبی میان نتایج شبیه سازی و اندازه گیری ها مشاهده شده است. پس از تایید دقت و اعتبار برنامه، یک ساختمان یک طبقه به طور نمونه طراحی و دیتابیس آن به عنوان ورودی به برنامه داده شده است تا یک نقشه ی رنگی که نشان دهنده ی الگوی انتشار امواج در ساختمان است، تهیه گردد. این عمل برای فرکانس کاری یک ایستگاه اصلی اینترنت بی سیم از طریق شبکه های محلی (4/2 گیگاهرتز) انجام گرفته است. برای خلق چنین نقشه ای، به ازای یک مکان معین برای فرستنده، مکان گیرنده را با فواصل نیم متر از یکدیگر در جای جای ساختمان مورد بررسی حرکت داده ایم. سپس تلفات مسیر برای هر مکان گیرنده توسط برنامه ی کامپیوتری محاسبه شده و نتایج به صورت یک نقشه ی رنگی که کیفیت انتشار را در ساختمان برای آن مکان خاص فرستنده نشان می دهد، نمایش داده شده است.

با پیشرفت مخابرات بیسیم و مدرن بحث تجهیزات مخابراتی مناسب از لحاظ ابعاد، حجم، قیمت، عملکرد، سادگی و... به شدت مورد توجه بوده و رقابت های بسیاری در این راستا انجام گرفته است. در این بین فیلترهای میکرواستریپی به دلیل داشتن امتیازات ویژه از نظر ساخت ساده، قیمت مناسب و ابعاد کوچک پیشرفت های شگرفی داشته اند. در این پایان نامه سه فیلتر میکرواستریپی به صورت مجزا با کاربردهای متفاوت طراحی شده است و به منظور عملکرد مناسب تر توسط الگوریتم های تکاملی و ساختارهای فراکتال بهینه سازی شده اند. فیلتر اول یک فیلتر به منظور کاربرد در سیستم های wlan است که ویژگی خاص آن حذف هارمونیک دوم از پاسخ فرکانسی فیلتر است. فیلتر دوم یک فیلتر دو بانده به منظور کاربرد در سیستم های wlan,wimax است. فیلتر سوم یک فیلتر پهن باند-دوبانده است که باند عدم عبور آن دقیقاً منطبق با فرکانس کاربردی سیستم های بیسیم محلی است که به منظور کاربرد در سیستم های رادیویی بدون تأثیرپذیری از شبکه های بیسیم محلی طراحی شده است.

در طراحی هر آنتن، تک المان یا چند المان، وقت و هزینه ی زیادی صرف تطبیق امپدانس می شود؛ به طور کلی دو رویکرد در مورد تطبیق امپدانس وجود دارد؛ یکی رویکرد تطبیق امپدانس گسترده که در آن با تعیین درجه های آزادی مناسب در ساختار آنتن به اصلاح ابعاد هندسی آن پرداخته می شود. رویکرد دوم، روش المان فشرده می باشد که در آن به جای اصلاح ساختار هندسی آنتن، تلاش می شود تا با استفاده از یک شبکه ی پسیو فشرده، بین منبع و آنتن تطبیق ایجاد شود. امروزه آنتن های پچ میکرواستریپ (mpas) به دلیل داشتن ویژگی های مطلوبی مانند سبکی، سادگی و ساخت آسان، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. تحقیقات آزمایشگاهی در مورد وابستگی پهنای باند فرکانسی به مشخصات هندسی mpa نشان می دهد که تغییرات در امپدانس یکی از عامل های غالب در محدود کردن پهنای باند آن ها می باشد. به منظور افزایش پهنای باند mpa تاکنون روش های متفاوتی مبتنی بر رویکردهای المان فشرده و المان گسترده (اصلاح ساختار) ارائه و توسعه داده شده است. این پایان نامه به دلیل سودمندی آنتن های میکرواستریپ با تزویج روزنه (acmpa) در کاربردهای بی سیم و تجهیزات ism بر روی طراحی acmpa در فرکانس 2.4ghz متمرکز می شود. همچنین، acmpa به دلیل اینکه از نظر الکتریکی، مدار تغذیه و شیفت دهند? فاز را از پچ تشعشعی ایزوله می کند، در آرایه های فازی کاربرد زیادی دارند. در این تحقیق ابتدا با استفاده از تأثیر ابعاد و پارامترها در عملکرد آنتن به طراحی یک acmpa باریک باند در فرکانس 2.4ghz (باند s) پرداخته می شود. پارامترهایی از آنتن که در این تحقیق مورد مطالعه قرار می گیرند شامل ابعاد و موقعیت خط تغذیه، شکاف تزویج صفحه ی زمین و پچ تشعشعی می باشند. فرکانس کارکرد، vswr ورودی، درصد پهنای باند و نرخ پلاریزاسیون برای هر پیکربندی آنتن، تعیین می شوند. سپس به منظور افزایش پهنای باند acmpa طراحی شده در فرکانس 2.4ghz یک شبکه ی تطبیق امپدانس نوع خط انتقالی (رویکرد گسترده) طراحی و ساخته می شود. این موضوع هدف اصلی این پایان نامه می باشد. می توان نشان داد که با طراحی بهینه ی شبکه ی تطبیق امپدانس و بسته به مرتبه ی تطبیق مورد نیاز می توان پهنای باند را حداقل 3.7 برابر افزایش داد. آنتن های طراحی شده با استفاده از زیرلایه های دو و یک طرفه ی fr4 با ضخامت 1.6mm که با استفاده از نوار دو طرفه ی فوم دار (با ضخامت 1.143mm) به هم متصل می گردند، ساخته می شوند. آنتن های ساخته شده به منظور مقایسه با نتایج تحلیلی در یک اتاق بدون انعکاس آزمایش می شوند. نتایج اندازه گیری نشان می دهد که روند طراحی می تواند به طور موفقیت آمیز به acmpa اعمال شود.

با افزایش تقاضای سیستم‏های مخابرات بیسیم مدرن، استفاده از آنتن‏های کوچک مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا آنتن‏های میکرواستریپ نقش برجسته‏ای در تجهیزات بیسیم ایفا می‏کنند. آنتن‏های میکرواستریپ دارای ویژگی‏های جذابی همچون، وزن کم، حجم کم، سادگی در ساخت و سازگاری خوب با مدارات مجتمع می‏باشند. اگر چه آنها پهنای باند امپدانسی کمی دارند. روش‏های مختلفی برای غلبه بر این عیب اساسی برای دستیابی به ساختارهای فراپهن باند (ghz 6/10-1/3) وجود دارد. کاهش اندازه آنتن‏های میکرواستریپ معمولاً منجر به کاهش پهنای باند امپدانسی می‏شود. همچنین کاهش اندازه آنتن‏های میکرواستریپی موجب کاهش بازده تشعشعی، گین و اختلال در پترن تشعشعی می‏گردد. بنابراین امروزه دستیابی به آنتن‏های کوچک پهن باند در سیستم های تجاری و نظامی بطور ویژه مورد توجه قرار گرفته است. طراحی ساختارهای چند بانده نیز راه حل مناسبی برای بهبود پهنای باند آنتن های میکرواستریپی می‏باشد. در این پروژه روش‏های جدیدی به منظور کاهش اندازه و افزایش پهنای باند امپدانسی آنتن‏های میکرواستریپی ارائه می‏شود. در روش اول یک آنتن فشرده پهن باند با ترکیب تغذیه پچ تاشده، تغییر در ساختار هندسی پچ و پین‏های اتصال کوتاه برای کاربردهای فراپهن باند طراحی و ساخته شده است. پهنای باند امپدانسی اندازه گیری شده این آنتن بیش از %90 می‏باشد که کاهش سایز %5/81 را نسبت به یک پچ مستطیلی استاندارد نشان می‏دهد. در روش دوم با استفاده از ترکیب پچ e-شکل نامتقارن، قسمت تاشده و پین‏های اتصال کوتاه، آنتن فشرده پهن باند با پهنای باند امپدانسی بیش از %75 برای کاربردهای فراپهن باند ساخته شده است. در این ساختار با بکار بردن بازوهای رزونانسی نابرابر، سه فرکانس رزونانس تولید می‏شود که منجر به افزایش پهنای باند امپدانسی می‏گردد. یک مزیت‏ مهم این آنتن قابلیت تنظیم فرکانس‏های رزونانس تولید شده توسط پچ e-شکل نامتقارن می‏باشد. سرانجام با استفاده از یک پچ مستطیلی نامتقارن با بازوهای رزونانسی نابرابر و طول شکاف‏های مختلف، آنتن فشرده چند بانده برای کاربردهای wlan و wimax طراحی و ساخته شده است. واژه‏های کلیدی: آنتن میکرواستریپ، فشرده سازی، فراپهن باند، تغذیه پچ تاشده، پین‏های اتصال کوتاه، wlan/wimax.

آنتن سهموی تاشونده کاربردهای متعددی از جمله استفاده در رادار دهانه مصنوعی بصورت فضا پایه جهت تصویر برداری دارد . اما قابلیت تاشوندگی سطح آنتن سبب بروز تغییرات در مشخصات آن خواهد شد که از جمله آنها تغییر در الگوی تابش آنتن و همچنین سمتگرایی است که ارتباط مستقیم با بهره آنتن دارد . جهت استفاده از این آنتن در کاربردهای فضا پایه ، رسیدن به بهره و الگوی تابش با پهنای پرتو نیم توان ( hpbw) مناسب ( حدود 1.5?×1.5? )، مطلوب است . در این پایان نامه ،طراحی یک آنتن سهموی تا شونده که تحریک آن توسط یک آنتن بوقی از نوع دایروی صورت می گیرد ، مورد نظر است . بدست آوردن یک انعکاس دهنده نزدیک به سهموی با کمترین تعداد سطوح تشکیل دهنده جهت سهولت در ساخت این نوع آنتن از یک طرف ، و رسیدن به الگوی تابش مطلوب در مقایسه با انعکاس دهنده سهموی کامل از سوی دیگر ، ما را برای طراحی یک انعکاس دهنده بهینه که مصالحه ای بین این دو باشد ، مجبور می کند . در این تحقیق، الگوی تابش آنتن طراحی شده توسط نرم افزار fekoشبیه سازی گردیده و توسط نرم افزارشبیه ساز pcaad مقایسه و تاییدی برای طراحی اولیه آن بدست آمده است .

مساله کاهش استفاده از انرژی های سوختی با توجه به تاثیرات مخرب زیست محیطی- تولید گاز 〖co〗_2 ناشی از مصرف این نوع سوخت ها و به طبع آن مساله گرمایش زمین- به عنوان یکی از مسایل روز دنیا مطرح است. باتوجه به رشد روز افزون استفاده از سیستم های مخابرات سلولی، مساله کاهش توان مصرفی در این سیستم ها نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار گشته است. سیستم های سلولی ای که با هدف کاهش توان مصرفی در شبکه طراحی شوند و یا شبکه های موجودی که با این هدف مورد بازبینی قرار گیرند، مخابرات سلولی سبز نامیده می شوند. در این پایان نامه، مساله کاهش توان مصرفی در سیستم های مخابرات سلولی چند آنتنه تک سلولی و چند سلولی مورد بررسی قرار می گیرد. استفاده از تکنیک های ارسال-دریافت چند آنتنه و چند سلولی با همکاری مشترک بین سلول ها، برای نسل چهارم مخابرات سلولی پیشنهاد شده است. در این راستا، برای رسیدن به نرخ ارسال داده درخواستی توسط هر کاربر، تخصیص آنتن به هر کاربر در ایستگاه پایه در مقابل روش متداول تخصیص توان به هر کاربر مورد نظر قرار گرفته است. شبیه سازی های موجود نشان می دهد که روش پیشنهادی توان مصرفی کل در ایستگاه پایه (مجموع توان های ارسالی و مصرفی در خود ایستگاه پایه) را در مقایسه با سیستم های سنتی موجود که به شیوه تخصیص توان کار می کنند، کاهش می دهد. همچنین روش پیشنهادی ضمن کاهش انرژی مصرفی در شبکه، میانگین نرخ ارسال داده بالا تری نسبت به سیستم های سنتی موجود دارد.

یکی از روش های انتقال توان به صورت بیسیم روشی موسوم به روش کوپل قوی تشدید کننده های مغناطیسی است. در این پایان نامه به بهینه سازی برخی از تشدیدکننده های مورد استفاده در سیستم انتقال توان می پردازیم همچنین با بررسی آنتن دو قطبی الکتریکی که ویژگیهای بسیار خوبی برای استفاده به عنوان تشدید کننده دارد، ساختار دوقطبی خمیده ارائه خواهد شد که بازده انتقال نسبتا خوبی از خود نشان می دهد و نیز حساسیت بازده کمی در برابر چرخش در راستای ? دارد. با طراحی تشدید کننده های خمیده، انعطاف پذیری بیشتری برای کاربران فراهم خواهد شد. همچنین می توان به بازده انتقال بالا ضمن داشتن حجم انتقال توان قابل توجه دست پیدا کرد. در این پایان نامه طراحی بهینه پارامترهای تشدیدکننده دوقطبی با بررسی ابعاد بهینه سایر تشدیدکننده ها بدست می آید و سپس به معرفی ویژگی های ممتاز تشدیدکننده دوقطبی الکتریکی می پردازیم.

طراحی آنتن با قطبش دایروی پهن باند یکی از موضوعات بحث برانگیز در زمینه طراحی آنتن برای سیستم های rfid، مخصوصا تراشه rfid می باشد که تاثیر زیادی در افزایش برد سیستم های rfid دارد. در این پایان نامه ساختار سه آنتن در کاربرد سیستم های rfid پیشنهاد شده است: آنتن فشرده با شبکه تطبیق و قطبش دایروی پهن باند برای تراشه rfid درباند ( uhf(902-928mhz؛آنتن از نوع فراکتال با قطبش دایروی پهن باند برای کارت خوان rfid در باند( uhf(902-928mhz؛ آنتن دو بانده فراکتال با قطبش دایروی پهن باند مورد استفاده در سیستمهای gps/rfid در باندهای (gps-l1(1575mhzو( rfid(865-868mhz . مهمترین ویژگی هر کدام از آنتن های پیشنهاد شده نسبت به سایر ساختارهایی که در این زمینه تاکنون ارائه شده است، پهن باند بودن شبکه تطبیق و قطبش دایروی می باشد، که کل پهنای باند uhf rfid را تحت پوشش قرار می دهند.

هدف از این پایان¬نامه طراحی و ساخت آنتن¬هایی با ابعاد کوچک و توانایی تشدید در چند فرکانس می¬باشد. در این پایان نامه ابتدا ساختارهای فرکتال و ویژگی های آن بیان شده است. سپس به کاربردهای فرکتال و تأثیر آن بر آنتن ها پرداخته شده است. پس از بررسی دقیق ساختارهای فرکتالی و میکرواستریپی، دو آنتن با ساختارهای جدید فرکتالی ارائه شده است. در ساختارهای پیشنهادی، افزایش تکرارهای فرکتال، موجب افزایش تعداد فرکانس های تشدید می¬شود و همچنین موجب می شود که آنتن در فرکانس کوچک تری شروع به تشدید کند، که خود نشان دهنده¬ی کاهش ابعاد آنتن می باشد. در نهایت یک آنتن میکرواستریپ با پچ جدید فرکتالی طراحی و ساخته شده است. در این پچ با ادغام تکرارهای فرکتال، مساحت از دست رفته کاهش یافته و در نتیجه از کاهش گین جلوگیری شده است. همچنین با ایجاد تغییراتی در شکل خط تغذیه، گین مقداری بهبود پیدا کرده است. از مزیت های مهم آنتن پیشنهادی استفاده از زیرلایه¬ی رایج fr4 است. با توجه به تلفات زیاد زیرلایه استفاده شده، نشان داده شده است که تطبیق بسیار خوبی بین نتایج شبیه سازی و نتایج حاصل از تست نمونه عملی وجود دارد، که بیانگر کیفیت و دقت بالا در طراحی آنتن می¬باشد. این کیفیت و تطبیق عالی با استفاده از زیرلایه¬ای بسیار ارزان بدست آمده است و باعث شد که آنتن نهایی نسبت به سایر نمونه ها، با قیمت به مراتب ارزان¬تری به ساخت برسد.

سیستم های مخابراتی زیر آب در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. سیستم هایی که اغلب از امواج آکوستیکی استفاده می کنند. با این حال، کاربرد های بسیاری وجود دارد که نیاز است در آن ها از امواج الکترومغناطیسی به عنوان حامل انتقال داده استفاده شود. علی رغم تضعیف شدید امواج الکترومغناطیسی درون آب، می توان از شبکه ی حسگری بی سیم برای مرتفع ساختن محدودیت برد انتقال استفاده کرد. یکی از اجزای اصلی و اساسی در حسگرهای زیر آب، آنتن ها هستند. این آنتن ها به منظور مقابله با تلفات بالا در زیر آب، باید بتوانند مطلوبات انتشار در زیر آب را برآورده سازند. از این‏رو، در این پایان نامه یک ساختار جدید از آنتنی موسوم به آنتن پروانه ای دایروی پیشنهاد شده است که در آن از ایده ی ادغام آنتن های دایروی و پروانه ای استفاده شده است. سپس از طریق تجزیه و تحلیل و بهینه سازی ابعاد آن در نرم افزار hfss، مشخصات آنتنی مطلوبی حاصل شده است؛ کم بودن فرکانس کاری به نسبت ابعاد کوچک آنتن، پهنای باند وسیع (بیش از ghz1) و سطح تلفات بازگشتی پایین (در محدوده ی db30- در فرکانس رزونانس)، از ویژگی های بارز آنتن پیشنهادی در این پایان نامه است.