10158

10158

طراحي بهينه و ساخت آنتن¬ آرايه¬اي شكافي بر پايه موجبر زيرلايه¬اي

دريافت درجه كارشناسي ارشد

مهندسي برق گرايش مخابرات-ميدان

خرداد ماه 1391

خرداد ماه 1391

دكتر نادر كمجاني

چكيده آنتن¬هاي آرايه¬اي شكافي بر پايه¬ي موجبر زيرلايه¬اي به دليل مزاياي فراوانشان به طور گسترده در سال¬هاي اخير مورد توجه محققين قرار گرفته شده¬اند. در اين پايان نامه، يك روش موثر طراحي براي آنتن¬هاي آرايه¬اي شكافي طولي بر پايه موجبر زيرلايه¬اي با تغذيه موج ايستا و همچنين موج رونده ارائه شده است. روند طراحي اليوت براي طراحي آنتن¬هاي آرايه¬اي شكافي طولي بر پايه موجبر مستطيلي معمولي را مي¬توان براي اين‌گونه آنتن¬ها بر پايه موجبر زيرلايه¬اي استفاده نمود، با اين توضيح كه بايد از مفهوم موجبر معادل براي موجبر زيرلايه¬اي استفاده شود. با توجه به ارتفاع كم اين موجبرها، اثر كوپلينگ داخلي مودهاي مرتبه بالاتر بسيار بااهميت است. بنابراين لازم است كه براي طراحي اين‌گونه آنتن¬ها از معادلاتي استفاده شود كه هر سه منبع توليد ميدان شكاف¬ها يعني ميدان تابشي ، كوپلينگ خارجي و كوپلينگ داخلي شكاف¬ها را لحاظ نمايد. طراحي با بهره¬گيري از روش «كم‌ترين مربعات» و تشكيل يك تابع خطاي چندگانه بر اساس اهداف طراحي صورت مي¬گيرد. سپس از تركيب روش¬هاي الگوريتم ژنتيك و گراديان مزدوج جهت مينيمم كردن اين تابع خطا و بدست آوردن پارامترهاي طراحي استفاده مي¬شود. در طراحي آرايه¬اي از شكاف¬ها با تغذيه موج ايستا در دو آرايش طولي و صفحه¬اي (به همراه تغذيه با استفاده از شكاف¬هاي مركزي كج)، با توجه به اهداف تطبيق امپدانس ورودي و پترن تشعشعي مورد نظر، تابع خطاي سه¬گانه (براي معادلات طراحي، امپدانس ورودي و پترن تشعشعي) تشكيل داده و پارامترهاي طراحي شامل ولتاژ تحريك، طول و آفست شكاف¬ها را بدست مي¬آوريم. و براي تغذيه با موج رونده علاوه بر اهداف فوق، بايد به دنبال مقدار توان تلفاتي پايين در بار نيز باشيم كه منجر به اضافه كردن يك ترم به تابع خطا مي¬گردد. براي رسيدن به يك آنتن شكافي موج رونده كارامد (برآوردن همه اهداف)، فرمول¬¬هاي طراحي اليوت براي آرايه شكافي با فواصل غيريكنواخت تعميم داده مي¬شود و در فرايند بهينه¬سازي، علاوه بر پارامترهاي طراحي بيان شده، فواصل بهينه شكاف¬ها را نيز بدست مي¬آوريم. اين روش بسيار موثر مي¬باشد، چون علاوه بر تحقق اهداف طراحي به طور هم‌زمان، قابليت سرعت و دقت طراحي بالا را فراهم مي¬نمايد. مقايسه نتايج بدست آمده از روش فوق با نرم¬افزارهاي تمام¬موج براي نمونه¬هاي مختلف نشان-دهنده تطبيق خوب مي¬باشد. و همچنين براي تست عملي، يك نمونه آنتن موج¬رونده با مشخصات مورد نظر در باند X ساخته شد، كه نتايج اندازه¬گيري نيز تاييد كننده دقت اين روش مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: آنتن آرايه¬اي شكافي، موجبر زيرلايه¬اي، روش حداقل مربعات و بهينه¬سازي.