هدف از حل یک مسأله پراکندگی معکوس، تعیین پارامترهای محیط مجهول با استفاده از تابش موج به آن واندازه گیری امواج پراکنده شده می باشد. در این پایان نامه، مسأله پراکندگی معکوس در حوزه زمان و در حالت سه بعدی مورد بررسی قرار می گیرد. دو مشکل عمده این نوع مسائل ، غیرخطی و بدرفتار بودن آنهاست که به طور کامل تشریح شده و راهکارهای مقابله با آنها بیان می شود. امروزه مسائل پراکندگی معکوس اغلب با روش های بر مبنای بهینه سازی بررسی می شوند. ابتدا روش بهینه سازی تاگوچی را معرفی می کنیم وسپس با توضیح روش عددی در حوزه زمان fdtd و حل مستقیم مسئله با این روش و مشخص کردن مجهولات مسئله، در یک فرایند بهینه سازی، سعی می گردد که این پارامترهای مجهول به نحوی تعیین شوند که تابع هزینه فرایندبهینه سازی که اختلاف میان میدان های الکترومغناطیسی ناشی از شبیه سازی و اندازه گیری را نشان می دهد، کمینه گردد. مسئله را به صورت مستقیم با نرم افزار شبیه ساز cst نیز حل می کنیم تا منبع مقایسه ای خوبی برای حل با روش عددی fdtd باشد . در هر دو روش ما اندازه و فاز پارامتر s_21 را محاسبه می کنیم و نمودارها یشان را با هم مقایسه می کنیم. در نهایت ما دو مسئله موجبر مستطیلی با ابعاد محدود که با مواد دی الکتریک پر شده را به صورت سه بعدی حل می کنیم و ضریب دی الکتریک مواد داخل موجبر و مکان آنها را بدست می آوریم.

در این پروژه یک آنتن منوپل فراپهن باند با بهره بالا و الگوی تشعشعی پایدار معرفی می شود. توزیع ناخواسته جریان بر روی زمین در آنتن منوپل فراپهن باند معمولی، موجب چرخش الگوی تشعشعی در فرکانس های بالا و اعوجاج در سیگنال ارسالی می شود که در کاربرد های مختلف ایجاد خطا می کند. در روش پیشنهاد شده، ابتدا یک صفحه فلزی به شکل پله ای در زیر زیرلایه آنتن قرار داده می شود. در این مرحله با توجه تشعشع اضافه شده از جریان های القا شده بر روی صفحه فلزی ، الگوی تشعشعی بهبود می یابد. در مرحله بعد برای حذف موج سطحی و افزایش بیشتر بهره و بازده تشعشعی آنتن، از ساختار های دارای باند ممنوعه (ebg) استفاده می شود. نتایج شبیه سازی و اندازه گیری نشان داد مشخصات آنتن چون بهره، الگوی تشعشعی و مشخصات حوزه زمان بهبود می یابد. بنابراین با رفع مشکلات اساسی آنتن معمولی، آنتن پیشنهادی یک نمونه مناسب برای کاربردهای فراپهن باند است.

چون پالس های فوق کوتاه مورد استفاده در مخابرات فراپهن باند فاقد موج حامل هستند، اندازه گیری شباهت میان شکل موج دریافتی با یک شکل موج مرجع در حوزه ی زمان روش مناسبی برای استخراج سیگنال و تمیز آن از اغتشاش محسوب می شود. بنابراین پاسخ زمانی اجزای سیستم های فراپهن باند باید تا حد امکان بدون اعوجاج باشد. در این میان، آنتن بعنوان مهم ترین بخش آنالوگ، بیشترین نقش را در ایجاد اعوجاج داشته و از این رو طراحی آنتنی بدون اعوجاج از ملزومات بسیاری از سیستم های فراپهن باند است. در این رساله، سه عنصر آنتنی (آنتن تک قطبی با تغذیه میکرواستریپ، آنتن تک قطبی با تغذیه موجبر هم صفحه و آنتن ویوالدی) و یک آرایه خطی از آنتن های ویوالدی طراحی و بهینه-سازی می شوند. با توجه به اینکه برای آنتن فراپهن باند هم مشخصات زمانی و هم مشخصات متداول فرکانسی مانند تلف بازگشتی و قطبش متقاطع باید در سطح مطلوبی قرار داشته باشند، طراحی چنین آنتنی یک مساله ی چندهدفی خواهد بود. در مورد مسایل ساده تر مانند دو آنتن تک قطبی بهینه شده در قسمت اول، می توان با استفاده از تکنیک وزن دهی چند هدف را به یک هدف کاهش داده و در نتیجه از الگوریتم های تک هدفی متداول استفاده کرد. اما در مورد مسایل پیچیده تر، عدم وزن دهی مناسب و تمرکز بر هر کدام از این اهداف می تواند سایر اهداف را دچار چالش کند. به همین سبب استفاده از الگوریتم چندهدفی برای بهینه سازی اجتناب ناپذیر است تا هیچ هدفی قربانی اهداف دیگر نشود. فرآیند بهینه سازی آنتن تک قطبی با تغذیه ی موجبر هم صفحه از الگوریتم ژنتیک و الگوریتم جستجوی الگو بصورت توام بهره می برد. در سایر موارد که بدلیل پیچیدگی مساله در آنها سرعت همگرایی از اهمیت بیشتری برخوردار است، بهینه سازی گروهی ذرات مورد استفاده واقع می-شود. با توجه به نامناسب بودن شکل ابتدایی این الگوریتم برای کاربردهای عملی، انجام اصلاحاتی بر روی آن گریزناپذیر خواهد بود. پس از انتخاب الگوریتم بهینه سازی، نوبت به انتخاب روش مناسبی برای شبیه سازی آنتن (محاسبه ی تابع هزینه) می رسد. به دلیل اینکه بهینه سازی پاسخ زمانی یکی از اهداف اصلی در این پژوهش محسوب می شود، استفاده از روش های عددی حوزه ی زمان بسیار مناسب است. به همین علت نرم افزار cst چون از حوزه ی زمان استفاده کرده و از طرفی قابلیت ارتباط با نرم افزار matlab را نیز دارد بهترین گزینه برای شبیه سازی خواهد بود. نتایج شبیه سازی و اندازه گیری حاکی از آن است که تنها با تغییر شکل می توان تا حد زیادی مشخصه های زمانی و فرکانسی عنصر های آنتنی را بهبود بخشید. همچنین به علت استفاده از الگوریتم بهینه سازی چندهدفی، هیچ هدفی قربانی اهداف دیگر نشده و در نتیجه مصالحه بین اهداف مختلف برقرار می شود. بطوری که در مورد آرایه بجای یک جواب منفرد، یک دسته جواب که بهترین مصالحه (جبهه ی پَرِتو) بین دو پارامتر متعارض پهنای پرتو و سطح گلبرگ فرعی برای الگوهای تابشی حوزه ی زمان آرایه هستند، بدست می آید. در فرآیند بهینه سازی آرایه اثر تزویج متقابل بین عنصر ها در نظر گرفته نمی شود. اما چون یک دسته جواب در اختیار طراح است، می توان حداقل فاصله ی لازم برای داشتن ایزولاسیون مطلوب بین عنصرها را بصورت یک قید اضافی به جبهه ی پرتو اعمال کرده و در نهایت آرایه ای با الگوی تابشی مورد نظر و کمترین تزویج متقابل را انتخاب کرد.

هدف از این پایان نامه طراحی، شبیه سازی و ساخت بخش rf رادار uwb m-sequence است که محدوده فرکانسی سیستم ساخته شده از 6/3 تا ghz4/4 است و از قطعات تجاری در دسترس در بازار ایران استفاده شده است. از ویژگی های بخش rf ساخته شده می توان به ارسال و دریافت mhz800 اطلاعات باند پایه شامل دامنه و فاز اشاره نمود. دستیابی به چنین پهنای باندی برای ارسال و دریافت مستلزم داشتن مدولاتور و دمدولاتوری با ورودی و خروجی با پهنای باند mhz800 است اما قطعات تجاری یعنی مدولاتور با پهنای باند ورودی mhz500 و دمدولاتور با پهنای باند خروجی mhz400 وجود دارد بنابراین باید به دنبال راه کاری برای حل این مشکل بود. برای حل این مشکل از دو مدار فرستنده و گیرنده موازی برای ارسال و دریافت استفاده شد که هر مدار وظیفه ارسال و دریافت نیمی از پهنای باند را داشت. برای ارسال و دریافت این پهنای باند از دو مدولاتور و دمدولاتور iq با پهنای باند ورودی و خروجی mhz 400 استفاده شده است. البته میکسر با پهنای باند ورودی حدود ghz1 موجود است اما چون میکسر توانایی ارسال و دریافت اطلاعات فاز و دامنه را ندارد و چون اطلاعات فاز و دامنه دارای اهمیت است بنابراین از مدولاتور و دمدولاتور iq استفاده شده است.

در این پایان نامه آنتن آرایه ای زمانی، معرفی و تفاوت آرایه فازی با آرایه زمانی برشمرده و آنتن فراپهن باند فرستنده را شناسانده و هدایت پرتو را در این آنتن بررسی و همچنین مختصری در رابطه با آنتن در حوزه زمان شرح داده می شود که به نوبه خود مسئله جدیدی است و سپس در نهایت آنتن معروف به ترکیبی( المان آرایه فراپهن باند) با استفاده از نرم افزار cst طراحی و هدایت پرتو با تاخیر پالس اعمالی بصورت تک و قطار پالس شبیه سازی می شود .

در این پژوهش، در ابتدا به بررسی ویژگی های سخت افزاری سیستم وایمکس پرداخته و به دنبال آن، انواع آنتن های کاربردی و مناسب برای استفاده در این سیستم را توصیف خواهیم کرد. مهم ترین هدفی که در پی آن هستیم، فراهم آوردن بهره ی مناسب و قابل قبول برای یک آنتن به منظور به کارگیری به عنوان فرستنده ی ایستگاه مرکزی است. چنانچه در آینده خواهیم دید، افزایش مقدار بهره و در عین حال پوشش دو یا چند باند فرکانسی همواره یکی از چالش های اصلی در اینگونه آنتن ها بوده است. در این پروژه قصد ایجاد آنتنی داریم که علاوه بر پوشش دو باند فرکانسی 3400mhz-3600mhz و 5725mhz-5850mhz، بهره ی قابل قبولی را ارائه داده و پرتوی تابشی آن، دارای خصوصیاتی باشد که نیازهای سیستم برای پوشش یک سلول مخابراتی را رفع کند. از مهم ترین این نیازها، دارا بودن انحراف در پرتوی آنتن به منظور پوشش بهتر منطقه است. با توجه به نیازهای تعریف شده، یک آنتن با تغذیه-ی مرکزی طراحی شد که از دو آرایه ی مجزا برای پوشش فرکانس های تعیین شده استفاده می کند. این دو آرایه که به شکل پشت به پشت و در امتداد یک خط قرار گرفته اند، باعث می شوند که علاوه بر امکان ایجاد بهره ی زیاد در هر دو باند فرکانسی، از تزویج متقابل بین دو آرایه نیز جلوگیری شود. استفاده از این روش و جدا کردن آرایه ها از هم سبب می شود که بتوان به راحتی برای باندهای فرکانسی مختلف، طراحی را انجام داده و مشخصات تابشی هر باند را نیز به دلخواه و به شکل مجزا از باند دیگر، تعیین کرد. با این روش، آنتنی طراحی و ساخته شد که دارای پهنای باند امپدانسی 940mhz برای باند فرکانسی 3/5ghz و پهنای باند 450mhz برای باند فرکانسی 5/8ghz است. همانطور که انتظار می رفت این مقادیر به طور کامل پهنای باند مورد نظر را پوشش می دهند. با بررسی خصوصیات تابشی به دست آمده از آنتن نیز مشاهده شد که پرتوی آن دارای انحراف الکتریکی ثابت به میزان ?10 در هر دو باند فرکانسی بود که برای کاربرد مورد نظر مناسب است. بهره ی آنتن در دو باند 3/5ghz و 5/8ghz با توجه به محدودیت های ساخت، به ترتیب برابر 8db و 10db حاصل شد.

آنتن های آرایه فازی برای کاربردهایی که پهنای باند و زاویه اسکن بالایی نیاز دارند مورد استفاده قرار می گیرند. این آنتن ها در کاربردهای نظامی همچون رادارها و سیستم های چند کاره، کاربرد فراوانی دارند. همچنین در تلسکوپ های فضایی و در تغذیه رفلکتورها و سیستم های عکس برداری پهن باند مورد استفاده قرار می گیرند. به این منظور برای یک آرایه فازی با پهنای باند بالا از المان های پهن باند استفاده خواهد شد. یکی از آنتن های فرا پهن باند با قابلیت اسکن بالا، آنتن های آرایه ویوالدی است. در آرایه های فازی برای بدست آوردن یک بیم جهت مند و به منظور اسکن بیم در فضا، از روش های متفاوتی برای شکل دهی بیم استفاده می شود. هر یک از این روش ها بسته به کاربرد و محدودیت های سیستم مد نظر، مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از مسائل حائز اهمیت در این آرایه ها کاهش کوپلینگ، خصوصا در کاربردهای توان بالا است. در این پایان نامه یک آرایه ویوالدی آنتی پدال متقارن، تغذیه شده با مقسم توان که مقدار تزویج بین المان های آن نسبت به آرایه های معمولی کمتر است، ارائه شده است. کاهش تزویج متقابل در بسیاری از کاربردهای راداری و جهت یابی هدف (df) بسیار حائز اهمیت است. با کاهش تزویج متقابل می توان به دقت بالاتری در پروسه ی تشخیص هدف، ارسال و دریافت سیگنال ها دست یافت. همچنین در کاربردهای توان بالا، مقدار انرژی کوپل شده در پورت های دیگر در آرایه، بسیار مهم بوده و مطلوب است در حد امکان این مقدار کاهش یابد. به این منظور با اضافه کردن شکاف هایی بر روی المان های آرایه به صورت نامتناوب، می توان مقدار تزویج متقابل در آرایه را به طور موثری کاهش داد. شبیه سازی و اندازه گیری ها برای یک آرایه 4 تایی از المان های ویوالدی آنتی پدال متقارن در پهنای باند 4.2-10 ghz تغذیه شده با مقسم توان 1 به 4 انجام شده است. کاهش تزویج متقابل در پهنای باند، به جز فرکانس هایی در آن کاهش تزویج متقابل امکان پذیر نیست (زوایای کوری اسکن)، با استفاده از به کارگیری شکاف دایروی شکل بر روی المان ها به صورت نامتناوب، صورت گرفته است. همچنین با استفاده از یک روش تئوری محل فرکانس هایی که امکان کاهش کوپلینگ به طور موثر در آنها امکان پذیر نیست و پترن آرایه در آن دچار چرخش خواهد شد، محاسبه می شود. نتایج ساخت و اندازه گیری صحت طراحی ها و روش جدید ارائه شده در این تحقیق را تایید می کند.

در این پایان نامه یک عنصر آرایه بازتابی دوقطبشی در باند و فرکانس مرکزی 7/10 ارائه شده است. این عنصر یک پچ شیاری متشکل از دو شیار عمودی و افقی و دو شیار مورب با اختلاف زاویه °45 نسبت به صفحه افق است که قابلیت کنترل فاز به دو روش را دارد. ابتدا ساختار یک لایه این عنصر بر روی برد با ضخامت 508/0 طراحی شده و سپس برای بهبود مشخصه فاز و کاهش تلفات بازتابی عنصر از یک لایه فوم به ضخامت 1 بین زیرلایه و صفحه زمین استفاده شد. عنصر نهایی دارای تلف کمتر از 25/0 و قطبش متعامد کمتر از 30- است. عنصر پیشنهادی دارای گستره فاز کمتر از °360 است اما به دلیل قابلیت کنترل فاز به دو روش درجه آزادی بیشتر شده، در نتیجه خطای فاز در آرایه بهبود می یابد و متعاقبا،ً پهنای باند عملی افزایش می یابد. برای صحت بخشیدن به عملکرد تک سلول، طراحی این سلول در فرکانس 2/8 برای اندازه گیری موجبری انجام شد. تک سلول طراحی شده و یک تطبیق دهنده موجبر wr90 به اندازه پچ، ساخته شد. سپس نشان داده می شود که نتایج اندازه گیری تطابق خوبی با نتایج شبیه سازی داشتند. با استفاده از عنصر پیشنهادی در فرکانس 7/10 چهار آرایه بازتابی 15 15 طراحی شد. اول، آرایه ای که تنها با شیارهای عمودی و افقی کنترل فاز در سطح آرایه را انجام می دهد که دارای حداکثر بهره 24 و 9% پهنای باند بهره 3 است. دوم، آرایه ای که فقط با استفاده از شیارهای مورب فاز مورد نیاز برای عناصر را تأمین می کند. این آرایه به حداکثر بهره 22 و %6/13 پهنای باند بهره 3 دست یافت. سوم، آرایه ای که به طور ترکیبی از دو روش برای داشتن حداقل اختلاف فاز در سطح آرایه، کنترل فاز را انجام می دهد. در این آرایه به دلیل تنوع عناصر، تزویج متقابل افزایش یافته و تنها به صورت تک فرکانس عملکرد این آنتن خوب است. در آخر، آرایه ای ترکیبی بر اساس دو روش کنترل فاز مذکور، طراحی و ساخته شد که در این آرایه ضمن کنترل فاز بهینه در سطح آرایه برای پایین نگه داشتن تزویج متقابل، نوع چیدمان عناصری که با شیارهای مورب یا عمودی و افقی کنترل فاز را انجام می دهند، مهم است. بنابراین با چیدمان مناسب آرایه بر اساس دو روش کنترل فاز، در آرایه نهایی به 17% پهنای باند بهره 3 با حداکثر بهره 23 دست یافتیم. به علاوه، همه آرایه های مذکور دارای قطبش متعامد کمتر از 25- در بازه °7 °7- هستند. بنابراین، تک سلول پیشنهادی قابلیت استفاده در آرایش های مختلف از آرایه بازتابی برای اهداف مختلف را دارد. ضمن اینکه ساختار آن ساده و کم هزینه است.

رفلکتور آنتن ها را می توان بر اساس نوع پترن، نوع سطوح رفلکتور ها ونوع فید طبقه بندی کرد. از دسته ی بیم، بیم های باریک مشهورتر میباشد و برای ارتباطات مایکروویو نقطه به نقطه وتله متری استفاده می شود. اخیراً رفلکتورهای ماهواره ای با پترن های دیگر هم چون بیم کانتور(شکل داده شده) و بیم چند گانه ساخته شده اند. عملکرد آنتن های رفلکتوری را بدون دانستن شکل فید نمی توان به درستی امتحان کرد. هورن یا فید های موج بری در یک مد خالص عمل می کنند اما به هر حال برای اخترشناسی وارتباطات بین ایستگاه های زمینی و ماهواره ای نیازمند فید های جدید وکارآمد تری برای روشن سازی رفلکتور های فرعی واصلی هستیم. برای مثال فید های با مد هیبرید(ترکیب میدان های te و tm ) فید های موثرتری با توزیع میدان مطلوب روی رفلکتور است. نکته ی دیگر در مورد فید ها ،پلاریزاسیون متعامد است که حالت مطلوب با کاهش این کمیت به دست می آید. [13]. خصوصیات دقیق این آنتن ها را می توان در معادلات انتگرالی بیان کرد و سپس با استفاده از روش ممان به طور عددی حل نمود. اگر چه این تکنیک بسیار دقیق است اما نیازمند زمان زیاد و کامپیوتر پرسرعت است. برای بالا بردن بهره آنتن های دو رفلکتوری باید توزیع فاز و دامنه برای میدان الکترومغناطیسی در روزنه ی آنتن یکنواخت باشد. کنترل توزیع دامنه وفاز فقط زمانی ممکن است که حداقل سطح دورفلکتور ،تشعشع فید را به داخل روزنه ی مطلوب انتقال دهند[13]. یک پنچره ی شفاف با چگالی روشنایی یکنواخت نیازمند یک ترکیب رفلکتوری آفست بدون انسداد است واین در سیستم دو رفلکتوری متقارن محوری، به علت وجود رفلکتور فرعی در جلوی رفلکتور اصلی، وجود ندارد. اما به هر حال این نوع آنتن ها ساده تر هستند ودر نتیجه هزینه ساخت پایین تری دارند. برای آنتن های رفلکتوری با قطر کم از روش ممان برای تحلیل استفاده می شود اما با بالا رفتن قطر، هم زمان از روش های ترکیبی هم چون نورفیزیکی وممان استفاده می شود [13]. در فصل اول روش های متعارف برای تحلیل آنتن های دورفلکتوری ذکر شده است. نکته ی قابل توجه این است که این روش ها ودقیق بودن آنها به ابعاد دو رفلکتور(نسبت به طول موج) بستگی دارد. در دیش های با قطر کوچکتر از 20 طول موج، این روش های ذکر شده از دقت پایینی برخوردار هستند. در فصل دوم پس از بررسی آنتن های کاسگرین وگرگوریان به مطالعه ی ساختار این نوع آنتن ها می پردازیم. ساختار این نوع آنتن ها با استفاده از نور هندسی بررسی شده اند. بهره ی این آنتن ها در برخی موارد به حدود %90 می رسد اما با استفاده از شکل دادن سطوح رفلکتور ها می توان حتی به بهره ی حدود % 98 (در دیش های بزرگ) نیز رسید. در ادامه ی فصل دوم برخی از رفلکتورهای شکل داده شده بررسی شده اند. نوع دیگری از آنتن های دورفلکتوری که در فصل دوم به طور خلاصه بررسی شده اند، آنتن های دورفلکتوری با رفلکتورآرایه ای به عنوان رفلکتور فرعی است. پیکربندی آنتن براساس یک رفلکتور آرایه ای فرعی است که باعث بهبود پهنای باند می شود. در فصل سوم ابتدا با ساختار آنتن های دیلگاید آشنا شده و سپس روش های تحلیل آن ها را بررسی خواهیم کرد. پس از آن آنتن را طراحی نموده و شبیه سازی می کنیم. نهایتاً در فصل چهارم نتایج اندازگیری ها روی این آنتن آورده شده است

ظهور دستگاه های پوشیدنی و کاربرد وسیع آنها از سرگرمی تا هدف های نظامی نشان می دهد تحقیقات زیادی باید روی آنتن ها و انتشار امواج روی بدن صورت گیرد. در مخابرات حوزه ی بدن، به دلیل ثابت نبودن مکان فرستنده و یا گیرنده و تغییر موقعیت بدن در حرکات تصادفی شامل راه رفتن و نشستن و برخواستن؛ سیگنال دریافتی توسط گیرنده ممکن است در سطح مطلوب نباشد، که علت اصلی آن پدیده ی محوشدگی است. برای بهبود سطح سیگنال دریافتی، پژوهشگران پیشنهاد انواع تنوع را داده اند. ما در این پایان نامه روی تنوع پلاریزاسیون تمرکز کرده ایم و آنتنی طراحی کرده و ساخته ایم که با دو پلاریزاسیون سیگنال را در باند ism ارسال و دریافت می کند. آنتن را روی مدل مکعب بدن با سه لایه قرار داده و مشخصات و پارامترهای مهم آنتن را با حضور بدن بدست آورده و با حالت آنتن روی هوا مقایسه کرده ایم و میزان sar را اندازه گیری کرده ایم که کمتر از حداکثر مقدار مجاز است. همچنین بعد از ساخت آنتن در آزمایشگاه مقدار سیگنال دریافتی از هر دو شاخه را اندازه گیری کرده و برای نشان دادن بهبود در سیگنال دریافتی؛ بهره ی تنوع را برای سه کانال متفاوت روی بدن توسط نرم افزار matlab محاسبه کرده ایم. برای دقت تطبیق مناسب برای محاسبه ی محوشدگی بلند مدت از نرم افزار easy fit استفاده کرده ایم. با اندازه گیری آنتن روی سه کانال کمر، قلب و دست بهره ی تنوع حداقلdb 4.76 برای کانال دست با روش ترکیب سیگنالsc و حداکثرdb 6.35 برای کانال قلب با روش ترکیب سیگنال mrc به دست آمد.

در این پایان نامه آنتن میکرواستریپ پشته با دیواره اتصال کوتاه و شیارهایی در سطح پچ پایینی آن برای بدست آوردن عملکرد دو باند و پهن باند شبیه سازی و ساخته شده است. توسط برقراری اتصال بین پچ های بالایی و پایینی پهنای باند زیادی بدست آمده و بهره در باند بالایی در زوایای ارتفاع بالا بهبود خوبی داشته است. علاوه بر آن سطح قطبش متقاطع در صفحه h در باند بالایی توسط ایجاد شیارهایی در سطح پایینی پچ کاهش یافته است. این آنتن در دو باند در زوایای ارتفاع بالا تشعشع می کند. پهنای باند اندازه گیری شده برای2 ≥ vswr در باند اول و دوم به ترتیب برابر %13/6 و %42/8 و پهنای باند شبیه سازی به ترتیب برابر %14/1 و %38/9 می باشد.

ساخت ریزسیستم‏های قابل کاشت در بدن و ایجاد ارتباط بی¬سیم با بخش‏های داخلی بدن یکی از کاربردهای مهم مخابرات در عرصه‏ی پزشکی است. این ریزسیستم¬ها، با تحریک یک عصب خاص و یا دریافت اطلاعات مورد نیاز از بدن منجر به تشخیص و یا حتی درمان برخی از بیماری-ها می¬شود. ساخت یک ریزسیستم قابل کاشت در بدن تنها با شناخت ویژگی‏های دی‏الکتریکی بدن میسّر خواهد بود. هدف از این پایان‏نامه، طراحی و ساخت یک سیسستم تکرارکننده‏ی روی بدن برای سیستم‏های قابل کاشت بی¬سیم است. در طراحی کل سیستم بیوتله‏متری برای افزایش پهنای باند و نیز کوچک‏سازی ابعاد آنتن قابل کاشت، به‏جای باند فرکانسی استاندارد mics(mhz 405-402) از باند فرکانسی ism در فرکانس 2.4گیگاهرتز استفاده شده است. با توجه به ‏این‏که محیط بدن انسان به ‏شدت تلفاتی است و سیگنال دریافت‏شده در داخل بدن به‏شدت تضعیف خواهد شد، و نیز محدودیت در افزایش توان فرستنده به‏علت ایمنی بیمار و افزایش مصرف باتری، از یک تکرارکننده روی بدن استفاده شده است. این تکرارکننده بر روی بدن نصب می‏شود و نقش آن همان‏طور که از نامش پیدا است دریافت اطلاعات ارسال‏شده از فرستنده‏ی داخل بدن و ارسال آن‏ها به گیرنده‏ای که در بیرون بدن قرار دارد می‏باشد. برای این سیستم، از ماژول‏های nrf24l01 موجود که در باند ism کار می‏کنند استفاده شده است و یک آنتن قابل کاشت مناسب برای بدن نیز طراحی شده است. در طراحی یک آنتن قابل کاشت در بدن عوامل زیادی را باید در نظر گرفت. از جمله‏ی این عوامل سازگاری با بافت بدن، کوچک‏بودن ابعاد آنتن و ایمنی بافت بدن بر اساس استانداردهای موجود است. ایمنی بافت با پارامتری به‏نام sar معین می‏شوند که در این پایان‏نامه sar آنتن ساخته شده شبیه‏سازی شده و با حدود مجاز مقایسه شده است. در پایان نیز آنتن قابل کاشت ساخته‏شده با استفاده از فانتوم شبیه‏ساز بافت، آزمایش شده است. هم‏چنین آزمایش کلی نشان می‏دهد این سیستم تکرارکننده با وجود استفاده از آنتن کوچک که در کاربردهای کاشت در بدن بسیار مهم است، برد مناسبی تا حدود 20 متر نیز دارد.

آنتن¬های آرایه فازی کاربرد گسترده¬ای در سیستم¬های راداری، مخابرات بی¬سیم و مخابرات ماهواره¬ای دارند. کاهش تحریک امواج سطحی در آنتن¬های مایکرواستریپ به منظور کاهش تزویج متقابل بین عناصر در هنگام آرایه کردن آن¬ها، تأثیر بسزایی در بهبود عملکرد آرایه دارد. در این پایان¬نامه یک آنتن کوچک شده با موج سطحی کاهش یافته در فرکانس ghz 5/8 طراحی می¬شود و سپس عملکرد یک آنتن آرایه ¬فازی بی¬نهایت به منظور بررسی کوری پویش و یک آرایه خطی پنج¬تایی از این آنتن جدید مورد مطالعه قرار می¬گیرد. کاهش سطح گلبرگ¬های کناری، کاهش تلف پویش، از بین رفتن گلبرگ¬های گریتینگ، افزایش محدوده پویش و بهبود تطبیق امپدانس از ویژگی¬های آنتن آرایه فازی بررسی شده در این پایان¬نامه می¬باشد. سطح گلبرگ¬های کناری آنتن آرایه فازی پنج¬تایی متشکل از آنتن طراحی شده جدید در محدوده پویش ˚30 θ_s˂ ˂ ̊30- کم¬تر از db 9- است که این مقدار برای آرایه از پچ معمولی در زاویه ˚20، db 4- است. گلبرگ گریتینگ نیز در آرایه جدید از بین رفته است و کوری پویش در آرایه بی¬نهایت به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. بهره آرایه در زاویه پویش صفر درجه، dbi12/8 و در زاویه ˚20- برابر با dbi 11/9 است. بررسی نتایج ساخت و اندازه¬گیری آنتن آرایه فازی و شبکه تغذیه سری آن تطبیق مناسبی با نتایج حاصل از شبیه¬سازی دارد.

در این پایان نامه به بررسی سیستم آنتن هوشمند جهت استفاده در سکوهای متحرک می پردازیم. سامانه طراحی شده در این پایان نامه می تواند به صورت هوشمند سمت سکوی متحرک دیگری را تشخیص داده و به صورت دید مستقیم با آن ارتباط برقرار کند. برقراری ارتباط با دقت بالا در جهت مورد نیاز نسبت به حالت همه جهته ، امنیت لینک و میزان سیگنال به نویز دریافتی در سیستم آنتن گیرنده را بالا می برد.

در این پایان نامه، پس از طراحی و شبیه سازی، یک نسخه آزمایشگاهی رادار مونوپالس uwb ساخته شده و مورد آزمایش قرار می گیرد. یک آرایه دوتایی آنتن ویوالدی به عنوان گیرنده عمل می کند که سیگنال های مجموع و تفاضل این دو آنتن توسط یک هیبرید کوپلر 180 درجه تولید می شود. این هیبرید کوپلر باید طوری طراحی شود که عملکرد مناسبی در باند فرکانسی 3-11ghz داشته باشد. سیگنال های دریافتی در دو پورت مجموع و تفاضل پردازش شده و از طریق مقایسه آن ها با یک look-up table، زاویه هدف تعیین می شود. look-up table بر پایه شبیه سازی پاسخ ضربه آنتن در نرم افزار cst تهیه شده ا ست. چون سیگنال ارسالی یک پالس با دوره زمانی کوتاه بوده و پردازش ها در حوزه زمان انجام می شود، نیازی به اتاق جاذب در هنگام تست ها وجود ندارد. این ترکیب جدید از تکنولوژی uwb و رادار مونوپالس کلاسیک، اجازه سنجش دقیقی را می دهد که در آن رزولوشن فاصله بالا توسط تکنولوژی uwb و تخمینی مناسب از جهت زاویه ای هدف توسط آرایش رادار مونوپالس بدست می آید.