15898

15898

طراحي و شبيه سازي يك آنتن ميكرواستريپي با سطح مقطع راداري پايين باند وسيع

كارشناسي ارشد

مخابرات - ميدان

اسفند ماه 1394

اسفند ماه 1394

دكتر نادر كمجاني

برق

چكيده با توجه به پيشرفت¬هاي بسيار زياد در ادوات، تجهيزات و رادارهاي نظامي در عصر حاضر، يكي از مهمترين مسائل ضروري در جنگ¬ها، استتار در برابر رادارهاي دشمن مي¬باشد. همان¬طور كه مي¬دانيم، ميزان رؤيت¬پذيري هر شيء¬اي با مشخصه¬اي به نام "سطح مقطع راداري" يا همان RCS نشان داده مي-شود و هرچه اين مشخصه براي يك جسم كمتر باشد، بيشتر مي¬تواند از ديد دشمن پنهان بماند. به اين منظور مي¬توان در بدنه ادوات جنگي از مواد جاذب استفاده نمود و يا شكل فيزيكي آن¬ها را به گونه¬اي تغيير داد تا باعث انحراف موج تابشي شوند و گيرنده رادار دشمن، نتواند آن¬ها را شناسايي كند. يكي از اصلي¬ترين بخش¬ها در تجهيزات نظامي، آنتن است. بنابراين علاقه¬منديم تا به نحوي RCS آنتن را نيز كاهش دهيم. نكته¬اي كه در اين حالت مي¬بايست به آن توجه نمود، اين است كه با كاهش RCS آنتن نبايد مشخصات تشعشعي آن دچار اختلال شود. بنابراين نمي¬توان از برخي از روش¬ها مانند قرار دادن پوشش¬هاي جاذب و ريدوم بر روي آن¬ها استفاده نمود. در ميان انواع آنتن¬ها، آنتن¬هاي ميكرو¬استريپ به دليل ساده بودن ساختار، وزن كم، طراحي و ساخت آسان و كم¬هزينه و ... بسيار پركاربرد بوده و به طور گسترده¬اي در سيستم¬هاي راداري مورد استفاده قرار مي¬گيرند. در اين پايان¬نامه ابتدا با استفاده از سطوح انتخابگر فركانسي (FSS ) و جايگزيني آن با صفحه زمين آنتن مرجع، RCS يك آنتن ميكرواستريپ با فركانس كاري GHz 4.5 در محدوده باند X كاهش يافته است. در اين راستا يك سلول FSS مينياتوري جديد با ابعاد حدوداً λ 0.097 و يك سلول بهينه شده با الگوريتم ژنتيك با ابعاد λ 0.122 طراحي و در ساختار آنتن مورد استفاده قرار گرفته¬اند. ميزان كاهش RCS با قرار دادن عناصر اين دو سلول در صفحه زمين آنتن، به ترتيب و به طور متوسط در باند X، dB11.663 و dB11.938 مي¬باشد. همچنين بيشترين ميزان كاهش RCS در طرح¬هاي ذكر شده نيز به ترتيب dB15 و dB24 است. جهت ارزيابي عملكرد صحيح آنتن¬هاي طراحي شده، آنتن مرجع و آنتني كه از سلول¬هاي FSS بهينه در آن استفاده شد، ساخته و ميزان RCS و مشخصات تشعشعي آن¬ها اندازه-گيري شد. نتايج حاصل از شبيه¬سازي و اندازه¬گيري، با خطاي قابل قبولي به هم نزديك مي¬باشند. در نهايت براي كاهش RCS در باند وسيع¬تر كه شامل باند C و فركانس كاري آنتن نيز باشد، از جاذب¬هاي متامتريالي استفاده كرده و با اضافه كردن عناصر جاذب حلزوني چند¬بانده به طرح¬هاي پيشين، اين امر نيز محقق شده است. جاذب طراحي شده با ابعاد λ 0.056 وظيفه كاهش RCS در فركانس GHz4.5 را دارد. به اين ترتيب RCS آنتن در فركانس كاري dB 16.5 و به طور ميانگين در بازه GHz 12-4، dB 3 كاهش يافته است. بايد توجه داشت كه معمولاً كاهش RCS تا حدي با تضعيف مشخصات تشعشعي و تغيير آن¬ها نسبت به آنتن مرجع همراه بوده و بايد مصالحه¬اي ميان اين دو برقرار شود. واژه¬هاي كليدي: سطح مقطع راداري، سطوح انتخابگر فركانسي، الگوريتم ژنتيك، جاذب متامتريال