بررسی كاربرد مواد Metamaterial در آنتن ها
دسته بندي :
کالاهای دیجیتال »
رشته برق و مخابرات (آموزش_و_پژوهش)
فرمت فایل:PDF
تعداد صفحه:74
فهرست مطالب :
چكيده..................................................................... 1
مقدمه............................................................. 2
فصل اول : كليات.................................................................... 3
-1 هدف................................................................................ 4 -1
-2 پيشينه تحقيق......................................................................... 4 -1
-3 روش كار.................................................................................. 4 -1
فصل دوم : بررسي استفاده از مواد متامتريال براي بهبود گين آنتن هاي سمتي.... 6
-1 مقدمه.................................................................. 7 -2
-2 شروع كار.................................................................... 9 -2
-3 روش مطالعه........................................................................... 10 -2
-4 شبيه سازي.......................................................................... 11 -2
-5 آماده سازي موجبر................................................ 12 -2
-6 روش تحليلي براي تشعشعات ميدان هاي دور.................................... 13 -2
-7 اثرات تشعشع و نرماليزه سازي.................................................. 15 -2
-8 مقايسه ساختار هاي مختلف متامتريال بعنوان زير لايه................................. 19 -2
-9 ساختار حلقه مجزاي يك بعدي........................................... 19 -2
-10 ساختار حلقه متقارن................................................................... 21 -2
22................................................................. omega -11 ساختار -2
23.................................................................................. s -12 ساختار -2
-13 ساختار بهينه شده..................................................................... 25 -2
-14 نتايج تشعشعات.............................................. 28 -2
فصل سوم : كاربرد متامتريال ها در آنتنهاي پچ جديد................................. 32
-1 مقدمه................................................................. 33 -3
-2 معرفي ساختار پيشنهاد شده.......................................................... 33 -3
-3 شبيه سازي و نتايج تشعشعات................................................. 34 -3
فصل چهارم : آنتن هاي دو بانده حلقوي با پلاريزاسيون دايروي بر مبناي متامتريال هاي چپ گرد و
39...................................................................(CRLH) راست گرد
-1 مقدمه و معرفي.................................................. 40 -4
-2 شبيه سازي و نتايج اندازه گيري شده....................................... 42 -4
فصل پنجم : كاربرد مواد متامتريال براي بهبود گين آنتن هاي آرايه اي موجبري استوانه اي... 46
-1 مقدمه............................................................ 47 -5
-2 آنتن موجبر استوانه اي................................................. 49 -5
-3 آنتن آرايه اي موجبر استوانه اي............................................ 51 -5
-1 مدل آرايه اي دو المانه ............................................ 51 -3 -5
-2 مدل آرايه اي چهار المانه.................................................... 52 -3 -5
53 ...........................................................2× -3 مدل آرايه اي 2 -3 -5
نتيجه گيري................................................................. 57
پيشنهدات..................................................................... 57
مراجع................................................................ 58
كلمات كليدي...................................................... 61
چكيده انگليسي.......................................................... 62
چکیده :
در چند سال اخير، تلاش هايي براي بهبود خصوصيات تشعشعي آنتن ها صورت گرفته است. با معرفي مواد متامتريال و بررسي ويژگي هاي منحصر به فرد اين مواد، تحقيقات زيادي در مورد كاربرد اين مواد در سيستم هاي تشعشعي صورت گرفته است. بهبود گين، دايركتيويتي وقدرت انتشار آنتن، از جمله مهمترين اهداف مي باشد. در اين سمينار تاثيرات استفاده از اين مواد در آنتن ها بررسي و مطالعه مي شود. ابتدا چند ساختار متامتريال معرفي شده و مورد ارزيابي قرار مي گيرد، سپس تاثيرات تك تك اين ساختار ها در بهبود گين آنتن دو قطبي، بررسي مي شود. يكي از جالب ترين ويژگي هاي اين مواد اينست كه در برخي فركانس ها ضرايب نفوذ پذيري الكتريكي و مغناطيسي شان صفر يا كوچكتر از صفر مي شود. طبق قوانين الكترو مغناطيسي مي دانيم كه يكي از ضرايب نفوذ پذيري الكتريكي يا مغناطيسي در يك فركانس مشخص صفر شود منجر به صفر شدن ضريب شكست شده و در نتيجه باعث خواهد شد كه جهت امواج خروجي از ماده، به بردار نرمال سطح نزديكتر شود كه از اين خصيصه براي بهبود دايركتيويتي و گين آنتن، استفاده خواهيم كرد. از سوي ديگر، چون اين مواد قادر به پشتيباني امواج وارونه هستند، مي توانند سيستم تشعشعي را چند بانده كنند.
متامتريال ها عموما تركيبي از هاديها كه روي دي الكتريك چاپ مي شوند، مي باشند. پارامترهاي پراكندگي اين مواد در يك موجبر با خصوصيات معادل پلاسما يا ساختار تشديد آناليز و مقايسه مي شوند. متامتريال ها مواد مصنوعي هستند كه با استفاده از ايجاد برخي خصوصيات ويژه در مواد معمولي بوجود آمده و خصوصيات الكترو مغناطيسي آنها كمي متفاوت با مواد معمولي مي باشد. اين مواد همچنين بعنوان ساختارهاي الكترومغناطيسي همگن مصنوعي با خصوصيات غير عادي كه به سهولت در طبيعت يافت نمي شوند نيز شناخته مي شوند. خصوصيت جالب توجه متامتريال ها اينست كه ضريب شكستشان مي تواند منفي يا نزديك به صفر شود. طبق قوانين الكترو مغناطيسي اگر ضريب شكست ماده اي نزديك به صفر شود، پديده فوق شكست رخ داده و امواج بازتابشي به جهت بردار نرمال سطح نزديك شده و باعث متمركز شدن ميدانها شده و خصوصيات تشعشعي بطور موثري بهبود مي يابد. بدين منظور ماده متامتريال با ضريب شكست نزديك به صفر در فركانس مورد نظر به صورت لايه فوقاني در بالاي صفحه تشعشعي آنتن قرار گرفته و تاثير آن در بهره آنتن بررسي خواهد شد.
فصل اول
کلیات
1-1) هدف
پس از معرفي مواد متامتريال و بررسي خصوصيات اين مواد، مي خواهيم تاثير استفاده از اين مواد را در سيستم هاي تشعشعي بررسي كنيم. اين مواد داراي خصوصيات منحصر به فردي مي باشند كه بواسطه اين خصايص مي توان راندمان سيستم هاي تشعشعي را بطور موثري بهبود بخشيد. مهمترين ويژگي اين مواد اينست كه ضرايب نفوذ پذيري الكتريكي و مغناطيسي شان در برخي از فركانس ها صفر يا كوچكتر از صفر شده و در نتيجه ضريب شكست نيز دچار تغيير مي شود. طبق قوانين الكترو مغناطيسي اگر ضريب شكست ماده اي نزديك به صفر باشد، جهت موج خروجي از سطح به جهت بردار نرمال نزديك شده (پديده فوق شكست) و در نتيجه منجر به متراكم شدن ميدان هاي الكترو مغناطيسي شده و دايركتيويتي و گين آنتن افزايش مي يابد. ويژگي ديگر اين مواد اينست كه به علت پشتيباني از امواج وارونه، منجر به چند بانده شدن آنتن مي شوند، يعني آنتن در چند باند فركانسي مختلف عملكرد تقريبا يكساني خواهد داشت. در اين سمينار تاثير استفاده از اين مواد در آنتن ها، بررسي خواهد شد.
2-1) پیشینه تحقیق
اولين مطالعه تئوري متامتريال ها توسط veselago در سال 1960 انجام گرفت، اواثر انتشار موج تخت را روي زير لايه فرضي كه با خصوصيات نفوذ پذيري مغناطيسي و نفوذ پذيري الكتريكي منفي شبيه سازي شده بود، بررسي كرد. وي متوجه شد كه بردار سمت يك موج تخت با سمت سرعت فاز آن موج موازي نمي باشد كه بر خلاف قاعده مرسوم انتشار موج تخت در محيط هاي معمولي مي باشد. در سال 1996 Pendry نشان داد كه محيط متشكل از رشته هاي فلزي نازك كه بصورت متناوب هستند، وقتيكه ساختار شبكه و قطر رشته در مقياس با طول موج، كوچك باشند، بعنوان يك ماده همگن با فركانس پلاسماي خاصي رفتار مي كند. تحقيقات وي بيانگر اين مطلب بود كه، حلقه هاي مشدد شکافته (SRR) مي توانند روي ضريب نفوذ پذيري مغناطيسي منفي موثر، در فركانسهاي خاصي تاثير بگذارند. در سال 2000 ميلادي، Smith براي اولين بار به صورت عملي روي متامتريال هاي چپ گرد متمركز شده وضريب شكست منفي را نشان داد.
و...