11653

11653

بكارگيري روش انتقال دستگاه مختصات در طراحي پوشش پنهان¬ساز، لايه انحراف موج و آنتن بهره بالا

دكتري

برق - مخابرات ميدان

بهار 1392

بهار 1392

دكتر خلج اميرحسيني

چكيده تكنيك «انتقال الكترومغناطيسي» و يا «انتقال نوري» انعطاف‌پذيري زيادي را در طراحي المان¬هاي مايكرويوي و نوري ايجاد كرده است]2و1[. اين انعطاف‌پذيري با به كارگيري روش انتقال مختصات مناسب حاصل مي‌شود كه راهكاري نو براي تحقق اين ايده ارائه مي‌كند. روش طراحي انتقال الكترومغناطيسي بر مبناي اين واقعيت بنا نهاده شده است كه تأثير انتقال مختصات بر معادلات ماكسول را مي‌توان با غيرهمگن و غير ايزوتروپ مواد سازنده آن در فضاي اصلي تفسير و توجيه كرد كه اين بيان، از ويژگي ثابت بودن معادلات ماكسول بر اثر انتقال مختصات نتيجه شده است]5-3[. با به كارگيري «تعبير ماده» معادلات ماكسول در سيستم مختصات انتقالي]5[، پارامترهاي ماده در فضاي اصلي به دست مي‌آيند كه وابسته به عملكرد انتقال انجام شده مي‌باشد و به سادگي از پارامترهاي هندسي به دست مي‌آيد. توضيحات بيشتر پيرامون روش انتقال مختصات در فصل اول مورد بحث و بررسي قرار خواهد گرفت. در اين رساله سه كاربرد از روش انتقال مختصات در طراحي المان¬هاي با رويكرد كاهش محدوديت¬هاي عملي پيش¬رو در پياده¬سازي مورد بررسي قرار مي¬گيرد. به منظور ساده¬سازي بيشتر، مسأله به صورت دوبعدي در نظر گرفته شده است. لازم به ذكر است كه روش انتقال مختصات مستقل از فركانس مي¬باشد، اما پياده¬سازي عملي مواد همگن و غيرايزوتروپ باعث محدود شدن فركانس كاري مي¬گردد. چرا كه روش پياده¬سازي در فركانس¬هاي مختلف متفاوت خواهد بود كه به صورت خاص در اين رساله به روش انتقال مختصات در كاربردهاي مايكرويوي پرداخته شده است. در فصل دوم، طراحي پوشش پنهان¬ساز با روش انتقال مختصات مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. در اين فصل ابتدا طراحي يك پوشش پنهان¬ساز با شكل دلخواه مورد بحث و بررسي قرار گرفته است كه براي بكارگيري پوشش در عملي به ويژه ساختارهاي داراي شكل دلخواه بهينه¬تر است. سپس با استفاده از يك روش جديد، نقاط تكين در پارامترهاي ضريب نفوذپذيري الكتريكي و مغناطيسي مورد نياز حذف شده-اند. به منظور بهينه¬سازي رفتار پوشش، پارامتر درجه تابع انتقال نيز در طراحي وارد شده و بهينه¬سازي شده است. همچنين اثر ضخامت پوشش و تلفات نيز در پوشش مورد بررسي قرار گرفته است. در فصل سوم، طراحي آنتن بهره بالا با تكنيك انتقال مختصات مورد بررسي قرار گرفته است. مبناي طراحي، تبديل جبهه موج استوانه¬اي به صفحه¬اي مي¬باشد. به اين منظور تابع انتقال مختصات مناسب ارائه شده است. سپس درجه تابع انتقال بهينه براي دست¬يابي به پارامترهاي ساده¬تر و كاربردي¬تر انتخاب شده است. در نهايت نيز ساختار با پارامترهاي بهينه طراحي شده با استفاده از روش خطوط انتقال به عنوان يك روش پياده¬سازي عملي، پياده¬سازي و شبيه¬سازي كامل شده است. با توجه به آن¬ كه در عمل با آنتن¬هايي در محيط واقعي و به صورت سه بعدي مواجه هستيم، طراحي توسعه يافته¬اي براي افزايش بهره يك آنتن پچ انجام شده است. در اين طرح، تيغه طراحي شده با پارامترهاي بهينه برروي آنتن پچ بارگذاري مي¬شود كه با توجه به بهينه¬سازي انجام شده در چينش لايه¬هاي تيغه، بهره آنتن از dB7 به dB15 افزايش يافته است. در فصل چهارم، يك ساختار انحراف موج با استفاده از روش انتقال مختصات پيشنهاد شده است. در اين ساختار، جبهه موج ايجاد شده توسط يك منبع همه جهته در دو راستاي متفاوت و مخالف همديگر منحرف مي¬گردد. در اين ساختار نيز درجه تابع انتقال به منظور بهينه¬سازي پارامترها مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفته است. نهايتا نيز بازدهي ساختار براساس درجه تابع انتقال تحليل شده است. در فصل پنچم، به روش خطوط انتقال كه يك روش مورد توجه در پياده¬سازي متامتريال¬ها مي¬باشد، پرداخته شده است. به منظور تحليل ساختار، رابطه پراكندگي آن استخراج شده و سپس تقريب هموژن آن ارائه شده است. به منظور تاييد تحليل¬هاي انجام شده، طراحي يك محيط هايپربوليك با نمودار پاشندگي مسطح به عنوان يك مثال از طراحي با خطوط انتقال ارائه شده است. ويژگي نمودار پراكندگي صاف اين محيط باعث آن مي¬شود تا محيط ويژگي¬هاي رزولوشن و فوكوس بالايي را از خود نشان دهد. در نهايت نيز يك محيط هايپربوليك ساده ساخته شده و اندازه¬گيري شده است. مقايسه نتايج اندازه¬گيري و شبيه¬سازي، روش تحليل و طراحي را تاييد مي¬كند. واژه‌هاي كليدي: انتقال مختصات، پوشش¬ پنهان¬ساز، لايه جاذب، آنتن بهره بالا، خطوط انتقال، مواد هايپربوليك